轻合金半固态浆料及二次加热组织研究

发布时间：2017-09-21 03:18

  本文关键词：轻合金半固态浆料及二次加热组织研究

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【摘要】：半固态加工作为兼具液态成形与固态成形优点的新型成形技术,具有高效率、节约能源、近终成形以及成形件性能优异等诸多特点,特别适用于轻质合金、难加工合金以及一些复杂零件的近终成形,也因此得到越来越多的重视。课题主要研究了A380、6061铝合金半固态浆料以及高硅镁合金浆料的制备工艺和组织演变以及所制备浆料在不同二次加热工艺条件下的组织变化规律。选取A380铸造铝合金、6061形变铝合金和AZ91镁合金,研究了轻合金的制浆工艺以及二次加热组织演变。浆料制备阶段,采用液相线法浇铸了A380、6061铝合金半固态浆料,而高硅镁合金浆料的制备则是创新性地采用反复熔炼的方法。浆料的变质细化处理,主要是采用Mg-Sr变质剂或者K2TiF6细化剂来实现,研究了制备A380、6061合金浆料和高硅镁合金浆料的最佳工艺以及组织演变情况。二次加热阶段主要通过对制备得到的A380铝合金半固态浆料、6061铝合金半固态浆料和高硅镁合金浆料进行二次加热,研究了二次加热时最佳的加热温度、加热时间以及浆料在二次加热时试样内部微观组织的变化规律。制备轻合金浆料时,半固态A380铝合金浆料的最佳制备工艺为,浇铸温度600℃,加热时间为15min,得到的组织其晶粒平均尺寸为20.4μm,平均晶粒圆整度为4.4。组织包括初晶α-Al,初晶硅以及共晶Al9Si,制备浆料时如果添加0.02wt%的K2TiF6,对组织的细化作用并不明显,并且还导致初晶硅相异常粗大,但是如果添加0.02wt%的Mg-Sr变质剂,对组织中的初晶硅相有明显的细化效果,合金中出现Sr2Si3相；6061合金浆料的最佳制备工艺为,浇铸温度670℃,加热时间为15min,得到的组织其晶粒尺寸为41.4μm,晶粒圆整度为2.4。组织由初晶α-Al相,共晶Al9Si相组成。制备浆料时,如果加入0.02wt%的K2TiF6或者0.02wt%的Mg-Sr中间合金,对α-Al相的细化作用都比较明显；采用反复熔炼的方法成功制备得到硅含量10wt%左右的高硅镁合金,浆料组织中主要为Mg相,Mg17A112相以及Mg2Si相。高硅镁合金耐蚀性较差,但是Mg2Si强化相对镁基体显微硬度提高效果较明显,课题所用AZ91镁合金原料的镁基体硬度值为HV36.4,设计硅含量为8wt%的高硅镁合金中镁基体硬度值能提高到HV58.4,此时Mg2Si强化相硬度值为HV143.9。越靠近Mg2Si强化相的位置硬度值越高,不同硅含量镁合金浆料中Mg2Si强化相硬度值相差也比较大,而且在镁硅合金浆料不同相中,其硬度值是最高的。轻合金浆料二次加热时,半固态A380铝合金浆料在583℃加热20min时,组织中晶粒平均尺寸为49.74μm,平均晶粒圆整度为1.75,此条件下得到的二次加热组织相对比较均匀、细小、圆整；6061合金在635℃或645℃加热20min时,得到的试样组织晶粒圆整度数值均为1.55左右,晶粒尺寸约为110μm,可得其最佳二次加热条件为,在635℃或者645℃,加热时间为20min；实验制备的高硅镁合金浆料在570℃、580℃加热30min左右或者在590℃加热20-30min左右时,可以得到最佳的二次加热组织。此时,晶粒平均尺寸约为35μm,平均晶粒圆整度约为1.36。
【关键词】：半固态 液相线铸造 二次加热 变质处理 显微组织
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.9;TG146.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 引言11-12
• 1.2 半固态成形技术12-13
• 1.3 研究意义与主要内容13-15
• 1.3.1 研究意义13-14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 第2章 文献综述15-26
• 2.1 半固态加工技术15-18
• 2.1.1 半固态坯料的制备15
• 2.1.2 坯料的二次重熔15-16
• 2.1.3 金属半固态加工技术研究趋势16-17
• 2.1.4 金属半固态加工技术应用前景17-18
• 2.2 铝合金研究现状18-19
• 2.2.1 铝合金轮毂18
• 2.2.2 铝合金的变质细化18-19
• 2.3 镁合金研究现状19-26
• 2.3.1 镁及镁合金的应用19-22
• 2.3.2 镁硅合金发展历史22-23
• 2.3.3 镁硅合金中硅加入形式23
• 2.3.4 镁合金熔炼过程防氧化23-26
• 第3章 实验过程及研究方法26-29
• 3.1 实验材料与设备26
• 3.1.1 实验材料26
• 3.1.2 实验设备26
• 3.2 实验26-29
• 3.2.1 轻合金浆料的制备及其变质细化26-27
• 3.2.2 轻合金浆料的二次加热27-28
• 3.2.3 分析方法28-29
• 第4章 轻合金半固态浆料的制备及其变质29-45
• 4.1 A380铝合金半固态浆料制备29-33
• 4.1.1 浆料微观组织变化30-31
• 4.1.2 浇铸温度对浆料组织的影响31-32
• 4.1.3 Mg-Sr变质剂和K_2TiF_6细化剂对浆料组织的影响32-33
• 4.2 6061铝合金半固态浆料的制备33-38
• 4.2.1 浆料微观组织变化34-36
• 4.2.2 浇铸温度对浆料组织的影响36
• 4.2.3 Mg-Sr变质剂和K_2TiF_6细化剂对團料组织的影响36-38
• 4.3 高硅镁合金浆料制备38-44
• 4.3.1 浆料微观组织变化38-41
• 4.3.2 合金的腐蚀41-42
• 4.3.3 合金的显微硬度42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 轻合金半固态浆料的二次加热45-62
• 5.1 A380铝合金半固态浆料的二次加热45-50
• 5.1.1 A380铝合金半固态浆料二次加热微观组织变化45-48
• 5.1.2 加热温度加热时间对A380铝合金半固态浆料二次加热微观组织的影响48-50
• 5.2 6061铝合金半固态浆料的二次加热50-57
• 5.2.1 6061铝合金半固态浆料二次加热微观组织变化50-55
• 5.2.2 加热温度加热时间对6061铝合金半固态浆料二次加热微观组织的影响55-57
• 5.3 高硅镁合金浆料的二次加热57-61
• 5.3.1 高硅镁合金浆料二次加热微观组织变化57-59
• 5.3.2 加热温度加热时间对高硅镁合金浆料二次加热微观组织的影响59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 结论和建议62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 创新点63
• 6.3 建议63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：892064