过共晶铝硅合金初生硅的铜质蛇形通道细化与性能

发布时间：2018-01-03 19:05

  本文关键词：过共晶铝硅合金初生硅的铜质蛇形通道细化与性能　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文以含硅量为30%和35%的过共晶铝硅合金为研究对象,采用机械振动铜质水冷蛇形通道浇注工艺和复合磷细化工艺制备过共晶铝硅合金,系统的研究了蛇形通道浇注工艺参数、含硅量和磷细化工艺参数等对过共晶铝硅合金组织中的初生硅晶粒的影响,并探讨了过共晶铝硅合金中初生硅晶体的形核长大,以及在本文实验条件下初生硅晶粒的细化机制和演变过程。在此基础上,研究了流变压铸对Al-30%Si合金试样力学性能的影响,并研究了T6处理对Al-30%Si合金性能的影响。本文取得的主要成果如下:(1)对于Al-30%Si过共晶铝硅合金,采用八弯道和十二弯道的机械振动蛇形通道浇注工艺均能充分地细化初生硅,最佳制备工艺为:浇注温度为850℃,振动频率为80Hz,振幅为0.5mm,铜质蛇形通道的弯道数量为8,此时初生硅的平均等效圆直径由87.6μm细化为29.8μm,晶粒的平均形状因子为0.726。(2)对于Al-30%Si过共晶铝硅合金,采用复合磷细化工艺能够进一步细化初生硅,最佳制备工艺为:浇注温度为860℃,磷细化剂加入量为1.4%,磷细化处理温度为900℃,磷细化保温时间为30min,振动频率为80Hz,振幅为0.5mm,铜质蛇形通道的弯道数量为8,此时初生硅的平均等效圆直径为22.4μm,晶粒的平均形状因子为0.617。(3)对于Al-35%Si过共晶铝硅合金,采用机械振动铜质水冷蛇形通道浇注工艺和复合磷细化工艺均不能充分细化初生硅,组织中始终存在粗大的板条状初生硅。(4)过共晶铝硅合金熔体在流经机械振动铜质蛇形通道的过程中,由于蛇形通道内壁的激冷作用,且通道内壁也可作为初生硅异质形核的基底,因此合金熔体内预存的硅原子集团能够在通道内壁处形成大量的初生硅晶核。同时对铜质蛇形通道施加的机械振动能够加速通道内壁处形成的初生硅晶核的剥落游离,提高合金熔体内初生硅晶体的有效形核率。此外,机械振动作用也能够增强合金熔体流经蛇形通道时熔体的紊流"自搅拌"作用,从而使得合金熔体与其中的初生硅晶粒的相对运动增强,抑制初生硅晶粒的长大,最终能够细化合金组织中的初生硅晶粒。(5)随着浇注温度的降低、振动频率和磷细化剂加入量的增大、压射比压的增大,Al-30%Si合金流变压铸试样的力学性能指标先增大后减小。最佳流变压铸工艺为:浇注温度为850℃,振动频率为80Hz,压射比压为60MPa,模具温度为200～250℃。此时Al-30%Si合金流变压铸试样的抗拉强度和伸长率均达到最大,最大抗拉强度为212.IMPa,最大伸长率为0.33%。(6)对于Al-30%Si合金流变压铸试样,较为合理的T6热处理工艺为:480℃下固溶6h,170℃下时效9h,此时Al-30%Si合金流变压铸试样的抗拉强度可达251.8MPa,相对应的伸长率为0.27%。(7)与铸态的拉伸试样相比,经T6热处理后,Al-30%Si合金流变压铸试样的力学性能得到了较大改善,抗拉强度提高了 21.6%,但是伸长率没有发生太大变化。在本文的实验条件下,T6处理的Al-30%Si合金流变压铸试样能够满足活塞合金的耐磨性和热膨胀性的要求。但是Al-30%Si合金流变压铸试样的室温伸长率均小于0.5%。
[Abstract]:In this paper , the influence on the mechanical properties of Al - 30 % Si alloy is studied by means of mechanical vibrating copper water - cooled serpentine channel pouring process and compound phosphorus refining process . The main results are as follows : ( 1 ) The average equivalent circle diameter of the primary silicon is 87.6 渭m , the vibration frequency is 80Hz , the amplitude is 0.5mm , and the average shape factor of the grain is 0 . 61.7 . ( 3 ) For Al - 35 % Si overeutectic Al - Si alloy , it is impossible to fully refine the primary silicon by mechanical vibration copper water - cooled serpentine channel pouring process and composite phosphorus refining process . The results show that the tensile strength and elongation of Al - 30 % Si alloy are up to 251.8 MPa , the maximum tensile strength is 212 . IMPa , the maximum elongation is 0 . 33 % .

【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG292

【参考文献】

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本文编号：1375178