Al-Si多元合金中耐熱相演變行為與協(xié)同強化機制的研究.pdf

1、本文利用高倍視頻顯微鏡(HSVM)、電子探針(EPMA)、場發(fā)射掃描電鏡(FSEM)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、常規(guī)透射電鏡(TEM)，結(jié)合多元相圖分析和Thermo-calc熱力學模擬計算，研究了Al-Si多元合金中物相微觀結(jié)構(gòu)演變及其對合金的高溫強化作用與機制。系統(tǒng)研究了合金化元素存在形式與合金相演變行為的關(guān)系及其對合金顯微硬度的影響;探討了Cu、Mg元素對富Ni耐熱相演變行為的影響和富Mo耐熱相演變行為，同

2、時分析了這些組織樣本行為對合金高溫強化作用;提出耐熱相與α-Al協(xié)同強化機制?；诖藱C制，制備一種新型Al-Si多元活塞合金。全文主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)Al-Si多元合金中合金相的析出及演變行為研究
　　 通對研究Al-Si多元活塞合金中合金化元素存在形式和合金相演變行為的關(guān)系及其對合金顯微硬度的影響，發(fā)現(xiàn)有效控制Si相析出是提高合金綜合性能的重要手段;其次，通過合金化和合理熱處理工藝來控制富Cu、Ni、Mg相

3、尺寸、分布，使其沿晶界彌散分布，能有效發(fā)揮合金相的強化作用。
　　 (2)富Cu富Ni相的演變及其高溫強化行為研究
　　 系統(tǒng)研究了富Cu富Ni相演變行為及其對Al-Si多元活塞合金強化作用與機制。結(jié)果表明，Cu含量增加促使合金中耐熱相由條帶狀A(yù)l3CuNi相為主共晶組織逐漸演變?yōu)閳F聚狀A(yù)l7Cu4Ni相為主多元共晶組織或包共晶組織。這種組織演變促使合金室溫拉伸強度逐漸升高，而350℃拉伸強度則先升高后降低。而Mg含量增

4、加基本不影響合金富Cu富Ni相析出種類和形貌，其高溫強化效果不明顯;但會促使合金中Mg2Si相體積分數(shù)逐漸增加，導(dǎo)致合金室溫下顯微硬度和拉伸強度呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。
　　 (3)富Mo耐熱相演變及其高溫強化研究
　　 研制出一種Al-Ni-Mo中間合金，解決了元素Mo難于添加到Al-Si多元活塞合金進行強化的問題;探討了富Mo耐熱相演變行為及對合金高溫強化行為與機制。研究發(fā)現(xiàn)，添加0.7wt.％Mo能促使活塞合金350

5、℃拉伸強度提高27.6％，與常規(guī)強化元素Mg、Cu和Ni相比，Mo具有更高的高溫強化效率。其高溫強化機制為:Mo在合金中形成α-Al(Fe，Mo)Si強化相，與富Ni相有機地結(jié)合形成網(wǎng)狀組織結(jié)構(gòu)，包裹住α-Al晶粒，最終形成封閉和半封閉式復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效地阻止高溫條件下晶界滑移，促使合金350℃拉伸強度得到明顯提高。
　　 (4)Al-Si多元合金中耐熱相與α-Al協(xié)同強化機制
　　 Al-Si多元合金α-Al的細化，

6、促使長軸狀樹枝晶轉(zhuǎn)化為近等軸狀，同時導(dǎo)致二次枝晶之間分布的合金耐熱相聚集粗化?；诨钊辖鹗覝睾透邷財嗔褭C制差異，這種細化基體和粗化合金相的組織演變，使合金室溫拉伸強度升高，而高溫拉伸強度有所降低?；诖爽F(xiàn)象，提出了活塞合金中耐熱相及α-Al協(xié)同強化機制:適度細化α-Al，協(xié)調(diào)合金耐熱相分布，促使合金具有良好室溫和高溫強度。基于此機制，制備了一種高溫(350℃)和室溫強度分別達到103.7MPa和363.9MPa的新型Al-Si多元活塞