原位Mg2Si／Al-20%Si复合材料及复合变质剂的研究

论文摘要

Mg2Si增强过共晶Al-Si合金自生复合材料具有优异的低膨胀性能,很高的耐磨性、耐蚀性、较小的比重和良好的导热性,但不经过适当的变质处理与热处理,Mg2Si与Si相的尺寸大,其加工性能变差,刀具磨损严重,表面光洁度变得很差,同时其强度韧性也变差,因此,严重制约了此类合金的应用。本文通过研究不同种类变质剂对Al-10%Mg-20%Si合金中Mg2Si与Si相尺寸的影响规律,研发出一种新型复合变质剂:混合稀土氧化物+ CaCO3,给出较佳的实验工艺参数。接着用此复合变质剂对不同镁含量的过共晶铝硅合金进行了变质处理,并对复合变质与T6热处理后的合金进行了组织与性能的研究。分析试验合金组织发现:复合变质剂混合稀土氧化物+ CaCO3对Al-10%Mg-20%Si合金中的初生Mg2Si具有十分显著的细化变质作用。使初生Mg2Si尺寸由未变质时的75μm左右细化至25μm以下,而且形状规则,分布相对均匀。其较佳的变质工艺参数为:变质剂的加入量为合金总量的0.5wt.%（混合稀土的加入量为0.2%,CaCO3为0.3%）;变质时间为10分钟;变质温度820℃。随着镁含量的增加,变质剂的加入量也要随之增加。经混合稀土氧化物与CaCO3复合变质后及T6热处理后,Al-10%Mg-20%Si合金弥散度进一步加大,大部分的组织都在10μm以下,效果显著,相应材料的性能显著提高。本文的创新点在于:提出了混合稀土氧化物+ CaCO3新型复合变质剂,且变质效果显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 自生复合材料简介
• 1.3 过共晶铝硅合金简介
• 1.3.1 过共晶铝硅合金的成份
• 1.3.2 过共晶铝硅合金的性能
• 1.4 原位自生 MG251 简介
• 1.4.1 M925i 的基本性质
• 1.4.2 M925i 在复合材料中的增强作用
• 1.5 自生合成铝基复合材料研究现状及发展
• 1.5.1 过共晶铝硅合金的强化相的研究[12]
• 1.5.2 过共晶铝硅合金变质的研究[12]
• 1.5.3 变质处理发展趋势
• 1.5.4 自生合成复合材料的制备工艺的研究
• 第二章 实验材料、设备与实验方案
• 2.1 试验用的原材料
• 2.1.1 铝硅合金的准备
• 2.1.2 变质剂的选择
• 2.1.3 其它
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 熔炼设备
• 2.2.2 铸型
• 2.2.3 辅助设备
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 试验研究内容
• 2.3.2 试验工艺流程示意图
• 2.3.3 试验步骤
• 2.3.4 材料组织观察及性能检测
• 2SI/AL-20% SI 复合材料组织的影响'>第三章 变质处理对原位MG₂SI/AL-20% SI 复合材料组织的影响
• 3.1 概述
• 3.2 试验的条件和过程
• 3.2.1 试验的条件
• 3.2.2 变质剂的设计
• 3.3 试验结果与讨论
• 2Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.1 混合稀土氧化物变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.2 CaCO₃ 变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.3 SrCO₃ 变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.4 Al-11%Y 中间合金变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.5 混合稀土氧化物+ CaCO₃ 双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.6 混合稀土氧化物+ SrCO₃ 双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 + SrCO₃三重变质对原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.7 混合稀土氧化物+ CaCO₃ + SrCO₃三重变质对原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3双重变质对原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.8 Al-11%Y 中间合金+ CaCO₃双重变质对原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>3.3.9 RE-Al-Ti-B 对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 3 对原位 Mg₂Si/Al-20%Si 复合材料组织的影响'>3.3.10 RE-Al-Ti-B + CaCO₃ 对原位 Mg₂Si/Al-20%Si 复合材料组织的影响
• 3.4 本章小结
• 3双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的优化'>第四章 混合稀土氧化物与CACO₃双重变质对原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的优化
• 4.1 工艺参数的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料变质处理参数的优化选择'>4.2 原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料变质处理参数的优化选择
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 直观分析
• 4.3.2 方差分析
• 4.4 本章小结
• 2Si/Al-20%Si 复合材料组织与性能的影响'>第五章 复合变质、热处理对不同镁含量原位Mg₂Si/Al-20%Si 复合材料组织与性能的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>5.1 复合变质对不同镁量原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料组织的影响'>5.2 热处理对不同镁量原位 Mg₂Si/Al-20%Si复合材料组织的影响
• 5.2.1 T6 热处理
• 5.2.2 T6 热处理对组织的影响
• 2Si/Al-20%Si复合材料性能的影响'>5.3 复合变质、热处理对不同镁量原位Mg₂Si/Al-20%Si复合材料性能的影响
• 5.3.1 硬度试验
• 5.3.2 拉伸试验
• 5.3.3 磨损试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢