锆与稀土对Al-Mg-Si系合金的组织和力学性能影响研究

发布时间：2017-12-21 06:19

  本文关键词：锆与稀土对Al-Mg-Si系合金的组织和力学性能影响研究　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： Al-Mg-Si合金 Zr 稀土 晶粒细化 弥散相 强韧化机理

【摘要】：随着能源和环境问题的日益凸显,交通工具的轻量化势在必行。铝合金以其高比强度、比模量等优势,逐渐成为新型汽车、高速列车等交通工具轻量化设计的重要结构材料。在汽车用铝合金的选择上,Al-Mg-Si系合金因其强度高、成形/型性好、以及良好的耐蚀和机加工性能,成为当前研究和使用的主要合金。然而,我国汽车用Al-Mg-Si系合金的开发和应用起步较晚,与国外同类产品相比在强塑性、疲劳性能方面偏低,无法满足制造业快速发展对合金日益增长的高性能要求,因此,进一步提高Al-Mg-Si系合金的力学性能刻不容缓。本课题向Al-Mg-Si系合金中引入Zr+Er和Zr+Y两种“Zr+稀土”组合元素,通过热处理和轧制变形,研究“Zr+稀土”对Al-Mg-Si系合金的显微组织和力学性能的影响,并分析其强韧化机理。凝固组织分析表明:Zr+Er和Zr+Y的加入,会使合金中产生富含稀土的结晶相。Zr+Er的加入可在合金晶界处产生AlErZr相,Zr+Y的加入可在合金晶内和晶界附近产生大量针状AlCu YSi和少量块状Al3Zr相。另外,两种“Zr+稀土”元素的引入均细化了合金的铸态组织,且Zr+Y的细化效果更显著。对合金凝固过程的分析表明,Zr+Er的主要细化机理为溶质原子偏聚,而Zr+Y的主要细化机理为异质形核。热处理和轧制过程中的组织结构演变分析表明:热处理过程中,圆形Q-AlMgCuSi和块状Mg2Si结晶相消失,晶界产物减少,针状AlFeMn(Cr)Si和Al CuYSi相发生熔断,趋向颗粒状。同时,Mn、Cr等元素从ɑ-Al晶粒中析出,并向枝晶边界偏析,形成晶内无析出现象,且晶粒越小偏析越严重。从而“Zr+稀土”元素的添加,在细化晶粒的同时,也使Mn、Cr等元素偏析加剧。另外,“Zr+稀土”元素的加入也会使合金晶粒的轧制变形抗力增加,且晶粒越细小,合金晶粒变形抗力越大。力学性能研究表明:Zr+Er和Zr+Y的加入使铸态合金抗拉强度分别提高11.3%和18.1%,屈服强度提高7.4%和9.5%,延伸率提高22.4%和4.8%。轧制并进行T6热处理后,Zr+Er的加入使轧制T6态合金抗拉强度提高2.7%,屈服强度提高1.9%,延伸率提高24.2%;Zr+Y使轧制T6态合金抗拉强度降低2.7%,屈服强度降低4.0%,延伸率提高10.1%,这与“Zr+稀土”对合金凝固、热处理和轧制过程中的组织结构演变的影响密切相关。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李传福;张丽萍;;浅谈铝合金材料在未来汽车轻量化中的应用与发展[J];装备制造技术;2015年04期

2 钟奇;施毅;刘博;;铝合金在汽车轻量化中的应用[J];新材料产业;2015年02期

3 赵倩;袁晓光;林海波;黄宏军;赵鹏;;Al-Mg-Si变形合金的铸态组织特征[J];特种铸造及有色合金;2015年01期

4 张俊超;丁冬雁;张文龙;康绍海;徐兴隆;高勇进;陈国桢;陈为高;尤小华;;Zr元素对Al-Mn-Si-Zn系铝合金组织与性能的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年12期

5 李红英;鲁晓超;宾杰;魏冬冬;曾翠婷;高兆和;;Al-Zr,Al-Y和Zr-Y二元合金熔体热力学性质的计算[J];中南大学学报(自然科学版);2013年05期

6 曹零勇;郭明星;崔华;蔡元华;张巧霞;胡晓倩;张济山;;Al-Mg-Si系合金均匀化过程中β→α相转变动力学研究[J];金属学报;2013年04期

7 刘静安;盛春磊;刘煜;;铝材在汽车上的开发应用及重点新材料研发方向[J];轻合金加工技术;2012年10期

8 聂祚仁;文胜平;黄晖;李伯龙;左铁镛;;铒微合金化铝合金的研究进展[J];中国有色金属学报;2011年10期

9 孙顺平;易丹青;陈振湘;周明哲;王斌;;Er在Al-Mg-Si合金中的存在形式及其热力学分析[J];材料热处理学报;2011年01期

10 马鸣图;游江海;路洪洲;王志文;;铝合金汽车板性能及其应用[J];中国工程科学;2010年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张永v，

本文编号：1315032