熱處理對改良鋁硅鎂系鑄造鋁合金組織和性能影響的研究.pdf

1、鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能和力學(xué)性能,廣泛應(yīng)用于航空、化工、儀表以及一般的機械工業(yè)的部門。隨著工業(yè)的發(fā)展,各行業(yè)對鋁合金的力學(xué)性能、高溫性能等提出了更高的要求。本文從合金成分優(yōu)化以及熱處理工藝著手,達到提高合金的力學(xué)性能及高溫性能的目的。
　　 本文是在ZL101的基礎(chǔ)上添加Cu、Ni、V、Mn以及稀土(RE)等微量元素,利用正交實驗優(yōu)化出性能較好的改良Al-Si-Mg系鑄造鋁合金,并系統(tǒng)地研究熱處理工藝對改良合金微觀組織及性

2、能的影響。研究結(jié)果如下:
　　 改變固溶處理工藝參數(shù)研究發(fā)現(xiàn):當合金固溶溫度小于495℃時,共晶硅相變化不大,強化相固溶不充分;當固溶溫度于495℃～500℃時,合金基體高度球化,析出相更加細小而彌散分布,合金的強度、硬度較高;當固溶溫度大于500℃后,合金基體粗大成塊狀,晶界中出現(xiàn)復(fù)熔球等過燒現(xiàn)象。隨著固溶時間的延長合金的強度會增加,當固溶時間達到5h時,合金的抗拉強度、硬度和延伸率都達到最好的效果。因此,改良合金在495℃×

3、5h固溶時,合金的力學(xué)性能較好。
　　 時效工藝研究發(fā)現(xiàn):隨著時效溫度的提高及保溫時間的延長,合金的基體組織越趨于細小、球化,析出相也增多并且彌散分布;但當時效溫度過高,保溫時間過長時,析出相晶核會長大,即產(chǎn)生了過時效,不利于合金的綜合性能。因此確定改良合金最佳的時效工藝為165℃×6h。
　　 高溫拉伸實驗顯示,熱處理后改良材料于350℃～400℃高溫下的抗拉強度和硬度仍可達到熱處理前材料的常溫抗拉強度和硬度。分析認為

4、,經(jīng)過熱處理后改良合金析出的Al2CU相起固溶強化和彌散硬化的作用,并且耐熱性好;Al6Cu3Ni相分布在晶界和枝晶間,阻礙位錯運動,阻礙晶格滑移,也可提高合金耐熱性;AlxCuCe相是RE元素與其他元素作用形成的復(fù)雜化合物,具有良好的高溫穩(wěn)定性。
　　 熱疲勞實驗顯示,經(jīng)過熱處理后,改良合金產(chǎn)生的穩(wěn)定的沉淀硬化相不會重新溶入基體,并且彌散分布的析出質(zhì)點阻止了長程的位錯運動。因此在450℃下持續(xù)180小時(共循環(huán)了5160次)的