ZLSi7Cu2Mg合金晶粒细化对其显微组织和力学性能的影响

发布时间：2017-09-03 05:24

  本文关键词：ZLSi7Cu2Mg合金晶粒细化对其显微组织和力学性能的影响

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【摘要】：ZLSi7Cu2Mg合金比重小、耐腐蚀性强,具有良好的铸造性,被广泛的运用在发动机箱体、缸盖上。随着科技的进步、工业的发展对发动机箱体、缸盖性能提出了更高的要求,单纯通过改变成分已经很难提高材料的整体性能;因此,需要通过晶粒细化来提高材料的力学性能。本文以ZLSi7Cu2Mg合金为研究对象,通过正交实验分别改变Al-5Ti-0.3C和Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金的加入量、浇注温度和静置时间,对比不同实验方案对ZLSi7C u2Mg合金显微组织的细化、力学性能和SDAS值的影响,确定了最好的实验方案,并在此基础上探究其细化机理。主要研究内容如下:(1)利用Al-5Ti-0.3C中间合金对ZLSi7Cu2Mg合金进行晶粒细化实验。分析发现,Al-5Ti-0.3C中间合金的第二相粒子主要是TiC粒子,作为α-Al的非均匀形核核心,对ZLSi7Cu2Mg合金的显微组织起到一定的细化作用,使其SDAS值减小。Al-5Ti-0.3C中间合金细化后的ZLSi7Cu2Mg合金室温力学性能明显好与未经细化的ZLSi7Cu2Mg合金。经过与原始状态的铸件进行比较,抗拉强度提高了12.5%,伸长率提高了36.9%。(2)利用Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金对ZLSi7Cu2Mg合金进行晶粒细化实验。分析发现,Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金的第二相粒子主要是掺杂了一定B元素的TiC粒子和TiB2粒子,两种粒子弥散分布在基体上,成为α-Al的非自发形核核心,对ZLSi7Cu2Mg合金的显微组织起到明显的细化作用,使其SDAS值减小。Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金细化后的ZLSi7Cu2Mg合金室温力学性能明显好与未经细化的ZLSi7Cu2Mg合金。经过与原始状态的铸件进行比较,抗拉强度提高了16.7%,伸长率提高了52.1%。在同等细化条件下Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金比Al-5Ti-0.3C中间合金细化效果更加明显。这是因为Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金由于掺杂了B元素,形核粒子增加且使得TiC粒子更加稳定,从而使细化效果增强。
【关键词】：ZLSi7Cu2Mg合金 Al-5Ti-0.3C Al-5Ti-0.6B-0.2C 晶粒细化 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 前言11-12
• 1.2 铝合金的晶粒细化12-16
• 1.2.1 铝合金晶粒细化的意义12-13
• 1.2.2 铝合金晶粒细化的方法13-16
• 1.2.2.1 内生形核法14-16
• 1.2.2.2 外来形核质点法16
• 1.3 铝合金晶粒细化剂的发展16-18
• 1.4 铝合金晶粒细化的机理18-20
• 1.5 课题研究的目的和内容20-22
• 1.5.1 课题研究的目的20-21
• 1.5.2 课题研究的内容21-22
• 2 实验方案及分析方法22-30
• 2.1 实验原料22
• 2.2 实验设备22-23
• 2.3 合金的熔炼及工艺23-25
• 2.3.1 熔炼前期准备23-24
• 2.3.2 实验技术路线图24-25
• 2.4 实验方案25
• 2.5 ZLSi7Cu2Mg合金的热处理25-28
• 2.5.1 固溶处理26
• 2.5.2 时效26-28
• 2.6 实验分析方法28-30
• 2.6.1 金相分析28
• 2.6.2 X射线衍射分析28-29
• 2.6.3 力学性能测试29
• 2.6.4 断口分析29-30
• 3 Al-5Ti-0.3C对ZLSi7Cu2Mg合金组织和性能的影响30-46
• 3.1 前言30
• 3.2 实验方案设计30-32
• 3.3 ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果及分析32-36
• 3.3.1 未加入Al-5Ti-0.3C中间合金的ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果32-33
• 3.3.2 加入Al-5Ti-0.3C中间合金的ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果及分析33-36
• 3.4 Al-5Ti-0.3C对ZLSi7Cu2Mg合金显微组织的影响36-41
• 3.4.1 未经细化的ZLSi7Cu2Mg合金铸态显微组织36-37
• 3.4.2 细化后的ZLSi7Cu2Mg合金铸态显微组织37-39
• 3.4.3 合金显微组织与力学性能的关系39-40
• 3.4.4 ZLSi7Cu2Mg合金+ Al-5Ti-0.3C相组成分析40
• 3.4.5 Al-5Ti-0.3C中间合金对ZLSi7Cu2Mg合金断口的影响40-41
• 3.5 Al-5Ti-0.3C对ZLSi7Cu2Mg合金二次枝晶间距的影响41-45
• 3.5.1 二次枝晶间距结果42-43
• 3.5.2 二次枝晶间距结果分析43-44
• 3.5.3 二次枝晶间距与力学性能的关系44-45
• 3.6 Al-5Ti-0.3C中间合金细化机理45
• 3.7 验证实验45
• 3.8 本章小结45-46
• 4 Al-5Ti-0.6B-0.2C对ZLSi7Cu2Mg合金组织和性能的影响46-63
• 4.1 前言46
• 4.2 实验设计46-47
• 4.3 ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果及分析47-52
• 4.3.1 未加入Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金的ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果48
• 4.3.2 加入Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金的ZLSi7Cu2Mg合金拉伸实验结果及分析48-52
• 4.4 Al-5Ti-0.6-B-0.2C对ZLSi7Cu2Mg合金显微组织的影响52-56
• 4.4.1 未经细化的ZLSi7Cu2Mg合金显微组织52
• 4.4.2 细化后的ZLSi7Cu2Mg合金显微组织52-54
• 4.4.3 合金显微组织与力学性能的关系54-55
• 4.4.4 ZLSi7Cu2Mg合金+ 3%Al-5Ti-0.6B-0.2C相组成分析55
• 4.4.5 Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金对ZLSi7Cu2Mg合金断口的影响55-56
• 4.5 Al-5Ti-0.6B-0.2C对ZLSi7Cu2Mg合金二次枝晶间距的影响56-60
• 4.5.1 二次枝晶间距结果57-58
• 4.5.2 二次枝晶间距结果分析58-59
• 4.5.3 二次枝晶间距与力学性能的关系59-60
• 4.6 Al-5Ti-0.6B-0.2C中间合金细化机理60
• 4.7 Al-5Ti-0.3C和Al-5Ti-0.6B-0.2C对ZLSi7Cu2Mg合金细化效果对比60-62
• 4.8 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士期间发表的论文68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

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