Sr加入量及微量Cu元素对A357合金组织和性能的影响

论文摘要

本文以A357合金为研究对象,研究了不同Sr加入量对A357合金组织和性能的影响。并在最优Sr加入量的基础上,研究添加微量Cu元素对合金组织和性能的影响,并通过热处理正交试验得到了优化的热处理工艺。试验结果表明,随着Sr含量的增加,共晶Si的形貌由针状+层片状+块状向纤维状转变,并且纤维状共晶Si尺寸越来越细小,分布越来越均匀。随着Sr含量的增加,合金中锶化物逐渐增多。Sr变质效果对冷却速度很敏感。当使用金属型浇注时,Sr的加入量仅相当于砂型时Sr含量的一半,即可达到良好的变质效果。在变质后,铸态A357合金的抗拉强度和延伸率随着Sr含量的增加呈现先升高后降低的趋势。当Sr的含量达到0.04%时,抗拉强度和延伸率均达到最大,比未变质合金的抗拉强度提高8.64MPa,延伸率提高了约50%。随着微量Cu元素的增加,合金的硬度逐渐增大,尤其是当Cu元素达到0.2%时,硬度增加非常明显,提高幅度接近28%。屈服强度增加也比较明显,当Cu元素达到0.2%时,比未加Cu元素增加了约20MPa,提高幅度接近20%。通过正交试验,确定了热处理工艺参数对于合金抗拉强度影响的显著顺序为时效温度>时效时间>固溶温度>固溶时间。通过优化热处理工艺,得到含0.2%Cu的A357合金最优的热处理工艺参数为固溶温度为541℃,固溶时间为12h,时效温度为170℃,时效时间为10h。在此工艺条件下所得到的力学性能为抗拉强度为344.53MPa,屈服强度为287.50MPa,延伸率为4.34%,分别比不添加Cu元素A357合金的抗拉强度提高了13.91MPa,屈服强度提高了23.04MPa,而延伸率略有下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题目的与研究意义
• 1.2 Sr变质对铝硅合金的影响
• 1.2.1 Sr变质对铝硅合金组织的影响
• 1.2.2 Sr变质对铝硅合金凝固过程的影响
• 1.2.3 Sr变质机理
• 1.2.4 Sr变质缺陷
• 1.3 合金元素对铝硅合金的影响
• 1.3.1 Si元素的影响
• 1.3.2 Mg元素的影响
• 1.3.3 Cu元素的影响
• 1.3.4 Fe元素的影响
• 1.4 热处理对铝硅合金的影响
• 1.4.1 铝硅合金的固溶处理
• 1.4.2 铝硅合金的时效处理
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 试验材料制备与分析方法
• 2.1 试验材料及合金成分
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 试验用炉
• 2.2.2 温度采集分析系统
• 2.3 熔炼工艺
• 2.3.1 Sr变质工艺的确定
• 2.3.2 精炼方法的选择
• 2.3.3 熔炼工艺的制定
• 2.4 热处理工艺
• 2.5 分析与测试方法
• 2.5.1 取样位置
• 2.5.2 化学成分及组织分析
• 2.5.3 硬度测试
• 2.5.4 力学性能测试
• 第3章 Sr加入量对A357 合金组织和性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 Sr加入量对A357 合金微观组织的影响
• 3.2.1 Sr加入量对铸态A357 合金共晶硅形貌的影响
• 3.2.2 Sr加入量对快冷条件下A357 合金共晶硅形貌的影响
• 3.2.3 Sr加入量对热处理态A357 合金共晶硅形貌的影响
• 3.3 Sr加入量对A357 合金中生成锶化物的影响
• 3.4 Sr加入量对A357 合金力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 微量Cu元素对A357 合金组织和性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 微量Cu元素对A357 合金铸态组织和性能的影响
• 4.2.1 微量Cu元素对A357 合金铸态组织的影响
• 4.2.2 微量Cu元素对A357 合金铸态性能的影响
• 4.3 热处理对添加微量Cu元素A357 合金组织和性能的影响
• 4.3.1 固溶温度和时间对A357 合金共晶硅形貌的影响
• 4.3.2 固溶温度和时间对A357 合金硬度的影响
• 4.3.3 热处理正交试验
• 4.3.4 优化热处理工艺
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢