固液混合铸造ZA12合金组织与性能研究

论文摘要

锌铝合金显示出较高的力学性能、优良的摩擦磨损性能,是一种具有高承载能力的新型减摩材料,其铸造性能优良,且摩擦系数和成本较低,得到了广泛关注与应用。其中ZA12合金是一种多用途合金,具有高致密性,易于机加工,有很多研究表明ZA12合金具有优异的摩擦磨损性能。固液混合铸造技术是一种制备微晶合金的新技术,开展锌铝合金固液混合铸造技术的研究工作对拓展锌铝合金的应用范围具有重要意义。本论文采用固液混合铸造技术制备ZA12合金。主要研究此种制备工艺下不同工艺参数对ZA12合金组织的影响,并与金属型铸造、半固态铸造合金进行对比,研究合金微观组织演变规律。同时还对ZA12合金的力学性能和摩擦磨损性能及机理进行一定的分析。试验研究结果表明:1)固液混合铸造ZA12合金时,工艺参数对于合金组织有很大影响,在熔体过热度为40℃,粉末加入量为30%,粉末粒度为-200+400目（3874μm ）条件下,合金的组织细小、分布均匀,初生相含量也较低。2)固液混合铸造ZA12合金组织相对金属型铸造的铸态组织,后者粗大的枝晶完全被破碎,白色的初生相组织偏向于团球状,平均粒度大幅度减小,且分布较为均匀;同样的搅拌条件下,半固态铸造ZA12合金组织枝晶破碎、细化程度明显不及固液混合铸造的合金组织。固液混合铸造及半固态铸造化程度明显不及固液混合铸造的合金组织。固液混合铸造及半固态铸造合金的致密度低于金属型铸造合金。3)ZA12金属型铸造铸态组织、半固态铸造组织及固液混合铸造组织中相组成基本一致。它们主要是由η-Zn相、β-AlZn相及少量α-Al相组成。4)固液混合铸造ZA12合金的抗拉强度较金属型铸造和半固态铸造合金提高幅度较小的情况可能与合金中的杂质、孔洞有关。金属型铸造合金拉伸断口为典型的解理断裂,而固液混合铸造及半固态铸造ZA12合金的拉伸断口呈现解理断裂与准解理断裂相结合的断裂特征。5)固液混合铸造工艺参数对ZA12合金的布氏硬度有很大影响。6)摩擦磨损过程中,试验载荷、试环转速及润滑条件对ZA12合金的摩擦磨损性能有很大的影响。固液混合铸造工艺制备ZA12合金在室温干、湿滑动摩擦条件下的耐磨损性能、减摩性能均优于金属型与半固态铸造工艺制备的合金。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 锌铝合金基本概况
• 1.2.1 锌铝合金发展历史与研究现状
• 1.2.2 锌铝合金的组织与性能特点
• 1.2.3 锌铝合金的应用
• 1.3 金属型铸造简介
• 1.3.1 金属型铸造特点
• 1.3.2 锌铝合金金属型铸造
• 1.4 半固态加工技术简介
• 1.4.1 半固态加工技术概念
• 1.4.2 半固态加工技术的特点
• 1.4.3 半固态加工技术研究发展现状
• 1.4.4 半固态技术成型工艺
• 1.4.5 半固态加工技术应用范围
• 1.5 固液混合铸造技术简介
• 1.5.1 固液混合铸造原理
• 1.5.2 固液混合铸造和悬浮铸造、半固态加工工艺的区别
• 1.5.3 固液混合铸造工艺特点
• 1.5.4 固液混合铸造研究、应用前景
• 1.6 锌铝合金摩擦磨损及研究现状
• 1.6.1 摩擦磨损原理与机制
• 1.6.2 锌合金摩擦磨损方面的研究
• 1.7 论文选题目的、意义和主要内容
• 第二章 试验方案
• 2.1 前言
• 2.2 材料选择
• 2.3 试验方案
• 2.4 试验方法
• 2.5 检测与分析
• 2.5.1 金相观察
• 2.5.2 硬度测试
• 2.5.3 密度测量
• 2.5.4 拉伸强度检测
• 2.5.5 摩擦磨损检测
• 2.5.6 X 射线衍射分析检
• 2.5.7 扫描电镜（SEM）检测
• 第三章 固液混合铸造ZA12 合金微观组织的研究
• 3.1 前言
• 3.2 工艺参数对固液混合铸造 ZA12 合金微观组织的影响
• 3.2.1 熔体过热度对合金微观组织的影响
• 3.2.2 粉末加入量对合金微观组织的影响
• 3.2.3 粉末粒度对合金微观组织的影响
• 3.3 不同铸造工艺制备的 ZA12 合金的微观组织
• 3.4 ZA12 合金物相分析
• 3.5 小结
• 第四章 固液混合铸造ZA12 合金力学性能与摩擦磨损性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 ZA12 合金力学性能的研究
• 4.2.1 ZA12 合金的拉伸性能
• 4.2.2 ZA12 合金的硬度
• 4.2.3 ZA12 合金拉伸断口分析
• 4.3 ZA12 合金摩擦磨损性能的研究
• 4.3.1 载荷对ZA12 合金摩擦磨损性能的影响
• 4.3.2 试环转速对ZA12 合金摩擦磨损性能的影响
• 4.3.3 润滑条件对 ZA12 合金摩擦磨损性能的影响
• 4.3.4 不同制备工艺对ZA12 合金摩擦磨损性能的影响
• 4.3.5 ZA12 合金摩擦磨损机理分析
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的 学术论文目录