论文摘要
本文采用正交试验的方法，探索了热处理主要因素对电解加钛ZL108共晶Al-Si合金（简称ZL108D合金）力学性能的影响，并通过进一步试验得到优化的热处理工艺。同时，用单辊旋转淬冷法制备了ZL108D合金的薄带，研究了该合金在快速凝固条件下的组织。通过正交试验的极差分析得到：对抗拉强度和屈服强度而言，各因素的重要次序为：固溶温度＞时效温度＞固溶时间＞时效时间；对硬度而言，重要次序为：时效温度＞固溶温度＞固溶时间＞时效时间。并且，温度的重要性远大于时间的重要性。而且随着固溶温度的升高和时效温度的降低，合金的力学性能升高。通过方差分析，对抗拉强度、屈服强度和硬度而言，各因素的显著性排序均为：固溶温度＞时效温度＞固溶时间＞时效时间。温度显著性明显高于时间的显著性，与极差分析结果一致。通过进一步优化试验，验证了正交试验的试验规律，同时得到了热处理优化工艺：固溶温度545℃、固溶时间7h、时效温度175℃和时效时间10h，抗拉强度达到385MPa，屈服强度达到344MPa，维氏硬度达到154。通过单项试验得到，硬度随着固溶时间的变化并不明显，在固溶时间为6h左右时，达到最大值；硬度随时效时间的变化较明显，在时效时间为12h时，达到最大的硬度；同时，随着固溶时间的延长，硅相面积增大，直径增大，球度增大，硅相的形貌和分布发生了明显的变化。固溶时间为7h时，硅相的球度、大小和分布配合较好，对合金的力学性能能够产生较好的影响。快速凝固试验表明，单辊旋转淬冷法制备该成分合金与传统重力铸造合金DSC曲线特征明显不同，这主要是由于冷却速度的不同造成了固溶度的不同，促进了前者G．P．区的产生和变化；通过X射线衍射分析，由试验得到的实际晶格常数小于理想代位固溶体和传统重力铸造合金的的晶格常数，这是由于固溶度的提高造成了更大的晶格畸变；同时，在快速凝固薄带的X衍射谱中出现了明显的铝衍射峰，没有Si等合金元素明显的衍射峰出现，说明Si等合金元素已基本溶入基体中。通过扫描电镜和金相显微镜分析得到，与传统重力铸造合金相比，快速凝固合金的组织明显细化。通过透射电镜分析得到，快速凝固合金薄带的组织中存在α-Al和Al-Si共晶区，α-Al的晶粒尺寸达到微米级，共晶区中Si的尺寸达到了纳米级。