A356合金初生相在固液区等温保温时形貌演变研究

论文摘要

半固态成形技术以其高效、节能、近净形生产以及成形件性能高等诸多优点,已成为21世纪最具发展前景的金属成形工艺之一,得到了人们的广泛关注。获得细小、均匀的初生球状组织是整个半固态加工技术的基础和关键。为此,本文针对工业上广泛应用的亚共晶成分的铝硅A356合金,通过实验着重研究亚共晶铝硅合金在液相线附近及固液相区,采取适当的工艺条件、适当的变质剂从而找到生成球状晶最佳工艺条件,观察其α-Al的形貌演变的过程,以此来探讨球状晶形成机理,加深我们对亚共晶型半固态铝硅合金形成机理的认识,为工业生产提供了一定的研究基础和理论依据。研究结果表明:A356合金在590℃650℃之间不同的等温温度下进行等温处理时,595℃以上,随等温温度的降低,初生α-Al相形态由发达的树枝晶向蔷薇状枝晶再向粒状等轴晶转变,而595℃以下,初生α-Al相形态有蔷薇化趋势;A356合金在605℃下等温不同时间金属型浇注,随着等温时间由1min延长到60min,初生α-Al相的组织演变如下:树枝晶→块状→蔷薇状→碎块状→球化→蔷薇化趋势;在近液相线附近617℃浇注可以得到中心和边部的铸造组织都非常均匀、细小、近球形晶粒;与未加变质剂的A356合金相比,加了稀土或A1-Ti-B中间合金后,在等温过程中,晶粒由树枝晶向球状晶的转化速度明显加快;当稀土镧量为0.6%并且在595oC等温处理1分钟的工艺条件下所得的金相组织为最好。本文的特色之处在于:A356合金在605℃下等温不同时间金属型浇注,随着等温时间由1min延长到60min,初生α-Al相的组织演变如下:树枝晶→块状→蔷薇状→碎块状→球化→蔷薇化趋势,并从理论上分析了此转变过程。分析了稀土镧对Al-Si共晶组织的变质作用主要是:稀土原子吸附在硅相孪晶沟槽中,并不全部随固-液界面的推移而推移,而是有相当一部分嵌入硅相晶格中成为异类原子缺陷,引起晶格畸变改变其生长方式,从而使共晶硅由粗针板片状转变为细小颗粒状。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 半固态成型技术
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 半固态金属加工技术在金属成形领域中的地位
• 1.1.3 半固态金属加工技术的优点
• 1.2 半固态浆料制备技术
• 1.2.1 搅拌制备技术
• 1.2.2 非搅拌制备技术
• 1.3 半固态金属加工技术的理论研究
• 1.3.1 半固态合金微观组织的研究
• 1.3.2 低过热度浇注制备半固态浆料技术机理的研究
• 1.4 铝硅合金半固态应用现状
• 1.5 课题研究的科学意义
• 第二章 实验方案、实验材料及设备
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验用合金的选择
• 2.1.2 A356 合金熔体等温处理温度区间的选取
• 2.2 半固态热处理的工艺参数
• 2.3 实验方案的设计
• 2.4 实验工艺
• 2.5 组织检测
• 2.6 实验设备
• 第三章 A356 合金初生相在固液区间等温保温时形貌演变
• 3.1 实验方法和过程
• 3.2 实验结果和分析
• 3.2.1 半固态等温温度和保温时间对 A356 铝合金非枝晶组织的影响
• 3.2.1.1 等温温度对显微组织的影响
• 3.2.1.2 保温时间对显微组织的影响
• 3.2.2 浇注温度对显微组织的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 等温温度对显微组织的影响
• 3.3.2 保温时间对显微组织的影响
• 3.3.3 浇注温度对显微组织的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 Al-5Ti-B 对 A356 初生相形貌的影响
• 4.1 实验方法和过程
• 4.2 实验结果和分析
• 4.2.1 等温温度对显微组织的影响
• 4.2.2 保温时间对显微组织的影响
• 4.2.3 Al-5Ti-B 对显微组织的影响
• 4.3 晶粒细化与变质机理的讨论
• 4.3.1 B、Ti 在热处理过程中起到的作用
• 4.3.2 实验结果讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 稀土镧对A356 初生相形貌的影响
• 5.1 实验方法和过程
• 5.2 实验结果和分析
• 5.2.1 等温温度对显微组织的影响
• 5.2.2 保温时间对显微组织的影响
• 5.2.3 稀土加入量对显微组织的影响
• 5.2.4 稀土镧对 Al-Si 共晶组织的影响
• 5.3 晶粒细化与变质机理的讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 半固态等温处理过程中的微观组织模型
• 6.1 熔渗破碎
• 6.1.1 组织特征
• 6.1.2 假设
• 6.1.3 熔渗破碎模型
• 6.2 晶粒球化
• 6.2.1 组织特征
• 6.2.2 假设
• 6.2.3 晶粒球化模型
• 第七章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果