消失模铸造用改性A356铝合金的组织性能研究

论文摘要

消失模铸造技术具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度低、生产工序简单、材料消耗少等优点,被认为是“21世纪的铸造新技术”及“铸造中的绿色工程”。由于铝合金消失模铸态组织晶粒粗大、针孔严重、铸件力学性能较低,制约了铝合金消失模铸造技术的发展。如何改善消失模铸造铝合金的组织,提高其力学性能显得尤为重要。本文尝试采用添加微量元素的方法来改善消失模铸造铝合金的组织性能。本文系统研究了镧铈混合稀土（RE）和Mg改性对消失模铸造A356铝合金组织性能的影响,运用带能谱分析的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、拉伸试验机等进行了测试分析,在此基础上对改性铝合金消失模铸件进行了T6热处理最佳工艺参数的探索研究。在消失模铸造A356铝合金中添加少量稀土RE（≤0.3%）,能够有效的细化晶粒,起到很好的变质作用。它使共晶硅由粗大的板片状变为细小的颗粒状或者短杆状,显著提高A356铝合金的塑性。当稀土RE为0.3%时,铸态抗拉强度σb为162MPa,比未加入稀土RE的138MPa提高了17%,延伸率δ为6.1%比未加入稀土时的2.8%提高了118%,抗拉强度和延伸率达到最大值。但当稀土RE加入量超过0.3%后,合金的强度和塑性下降。添加稀土RE,还会使A356铝合金消失模铸件的针孔明显降低。当稀土RE添加量为0.3%时,消失模铸造A356铝合金的孔隙率从未加稀土时的1.15%降低至0.13%。适当增加A356铝合金中的Mg含量,可使消失模铸造A356铝合金的铸态抗拉强度明显提高,但延伸率有一定下降。Mg添加量为0.6%左右时,消失模铸态A356合金的综合力学性能较好,此时抗拉强度175MPa、延伸率2.6%。在A356+0.6%Mg的基础上再加入0.3%RE,消失模铸件的针孔显著降低、组织细化,其铸态的抗拉强度和延伸率分别达到179MPa和4.9%。对改性合金A356+0.6%Mg+0.3%RE的消失模铸件进行T6热处理实验表明,最佳T6热处理工艺为“538℃保温12h固溶处理后,进行165℃保温6h的时效处理”,铸件的抗拉强度最大达到327MPa、延伸率为3.1%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 铝合金及其发展和应用
• 1.2 铝合金消失模铸造技术
• 1.3 合金元素在铝合金中的作用
• 1.4 铝合金的热处理工艺技术
• 1.5 课题研究的意义
• 1.6 课题研究的主要内容
• 2 试验方法
• 2.1 技术路线
• 2.2 试验过程及工艺
• 2.3 分析与测试
• 3 稀土RE 对消失模铸造A356 铝合金组织性能的影响
• 3.1 稀土RE 对消失模铸造A356 铝合金组织的影响
• 3.2 稀土RE 对A356 铝合金消失模铸件孔隙率的影响
• 3.3 稀土RE 对消失模铸造A356 铝合金力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 4 Mg
• 4.1 Mg 对消失模铸造A356 铝合金组织性能的影响
• 4.2 Mg/RE 对消失模铸造A356 铝合金组织性能的影响
• 4.3 Mg/RE 复合强化消失模铸造A356 性能的机理分析
• 4.4 本章小节
• 5 Mg
• 5.1 T6 热处理工艺参数选定
• 5.2 T6 热处理对消失模铸造改性铝合金组织性能的影响
• 5.3 Mg/RE 改性消失模铸造A356 铝合金T6 组织性能分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文目录