A356铝合金搅拌摩擦加工组织性能研究

发布时间：2017-09-29 03:27

  本文关键词：A356铝合金搅拌摩擦加工组织性能研究

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【摘要】：铸造A356合金在工业领域获得了广泛的应用,但其粗大的共晶相、α-Al枝晶以及缩孔疏松等宏观缺陷限制了其服役范围以及寿命。本论文采用铸造A356铝合金为试验材料,利用搅拌摩擦加工技术对其进行改性。通过试验不同的搅拌针形状,不同的搅拌道次以及不同的FSP-热处理组合状态,并对所加工材料的组织形貌,机械性能,腐蚀性能进行分析,以期寻找最佳的处理方案。研究结果表明:圆台螺纹针搅拌区域组织最均匀,圆台针与四棱柱针搅拌区域则存在明显的共晶组织流线。三者所加工材料抗拉强度基本持平,较母材平均提高38MPa,断后延伸率平均提高16%,其中最高为圆台螺纹针加工材料达到21%。圆台螺纹针与圆台针所加工材料硬度相当,约为58HV,四棱柱针加工材料搅拌区由于脉冲作用造成材料过度流动而导致硬度最低,仅有51HV。FSP处理材料相较于铸态母材,网状共晶组织被破碎,断裂方式由穿晶脆断转变为微孔聚集形的韧性断裂,极化曲线反应的腐蚀倾向降低,耐晶间腐蚀能力以及浸泡剥落腐蚀能力提高。3道次FSP相较于1道次FSP处理,Al-Si共晶组织更为细小均匀,材料的硬度稍有降低,而抗拉强度则稍有提高,极化曲线反应的腐蚀倾向进一步降低,耐晶间腐蚀能力提高,但耐浸泡剥落腐蚀能力稍有降低。在不同的FSP-热处理组合处理工艺中,FSP+固溶时效处理的材料共晶颗粒最为圆润,抗拉强度以及硬度值均最大,且各区域硬度分部均匀。各组FSP-热处理联合处理的材料中极化曲线拟合得自腐蚀电位排序为:铸态+FSP固溶时效+FSPFSP+固溶时效FSP+时效,腐蚀电流密度则与其相反,点蚀电位差别不大。以FSP为最终处理状态的材料耐晶间腐蚀能力要优于其余组材料,FSP+固溶时效以及固溶时效+FSP处理的材料耐浸泡剥落性能最好,优于铸态+FSP处理的材料,而FSP+时效处理的材料耐剥落腐蚀性能最差。
【关键词】：搅拌摩擦加工 搅拌针形状 热处理 铝硅共晶 腐蚀
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.14
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 课题研究背景13
• 1.2 搅拌摩擦加工技术简介13-17
• 1.2.1 搅拌摩擦加工技术原理13-14
• 1.2.2 搅拌摩擦加工技术的研究现状14-17
• 1.3 金属腐蚀理论17-19
• 1.3.1 腐蚀的定义17
• 1.3.2 腐蚀的分类17-19
• 1.3.3 铝合金腐蚀研究现状19
• 1.4 课题研究内容和意义19-22
• 1.4.1 课题研究目的19-20
• 1.4.2 课题研究技术路线20
• 1.4.3 课题研究内容20-22
• 第2章 试验方法与设备22-29
• 2.1 试验材料22
• 2.2 试验设备22-25
• 2.2.1 搅拌摩擦加工设备及工具22-23
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）23-24
• 2.2.3 透射电子显微镜（TEM）24
• 2.2.4 腐蚀电化学测试仪24-25
• 2.2.5 其它实验所用设备25
• 2.3 实验工艺参数及试样制备25-29
• 2.3.1 A356铝合金的制备25
• 2.3.2 搅拌摩擦加工实验25-26
• 2.3.3 热处理试验26
• 2.3.4 腐蚀试验26-27
• 2.3.5 硬度试验27
• 2.3.6 金相试样制备27-29
• 第3章 搅拌针形状对FSP-A356组织性能的影响29-42
• 3.1 搅拌摩擦加工材料组织分析29-33
• 3.1.1 搅拌摩擦加工材料宏观晶相组织分析29-30
• 3.1.2 搅拌摩擦加工材料微观组织分析30-33
• 3.2 搅拌针形状对被加工材料组织的影响33-36
• 3.3 搅拌针形状对被加工材料机械性能的影响36-40
• 3.3.1 搅拌针形状对被加工材料拉伸性能的影响36-39
• 3.3.2 搅拌针形状对被加工材料显微硬度的影响39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 搅拌道次以及热处理对FSP-A356组织性能的影响42-57
• 4.1 搅拌道次以及热处理对被加工材料组织形貌的影响42-46
• 4.1.1 搅拌道次以及热处理对被加工材料热影响区组织的影响43-45
• 4.1.2 搅拌道次以及热处理对被加工材料搅拌区域组织的影响45-46
• 4.2 搅拌道次以及热处理对被加工材料机械性能的影响46-50
• 4.2.1 搅拌道次以及热处理对被加工材料硬度的影响46-48
• 4.2.2 搅拌道次以及热处理对被加工材料拉伸性能的影响48-50
• 4.3 拉伸试样断.分析50-56
• 4.3.1 拉伸试样断.纵剖面分析50-54
• 4.3.2 拉伸试样断.截面分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 搅拌摩擦加工材料的腐蚀性能57-74
• 5.1 极化曲线分析57-61
• 5.1.1 铸态/FSP态材料极化曲线对比58-59
• 5.1.2 不同道次FSP处理材料化曲线对比59-60
• 5.1.3 不同FSP-热处理状态材料极化曲线对比60-61
• 5.2 晶间腐蚀分析61-66
• 5.2.1 不同FSP-热处理状态对材料晶间腐蚀的影响63-64
• 5.2.2 搅拌道次对材料晶间腐蚀深度的影响64-66
• 5.3 浸泡剥落腐蚀66-72
• 5.3.1 不同道次以及FSP-热处理组合状态对材料浸泡剥落腐蚀的影响68-72
• 5.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 赵霞;柯黎明;徐卫平;刘鸽平;;搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料[J];复合材料学报;2011年02期

2 熊艳才,刘伯操;铸造铝合金现状及未来发展[J];特种铸造及有色合金;1998年04期

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本文编号：939747