基于半连续铸造Al-Si-Zn-Mg-Cu合金的组织与性能

论文摘要

铝硅系合金具有比重轻、耐磨性好、热膨胀系数小、高比强等特点,在航空航天、汽车及电子工业领域具有巨大的应用潜力,受到了人们的关注与重视。然而,由于脆性硅相的存在造成铝硅合金塑性较差,其综合性能还不能很好满足工业生产的要求。本论文研究了半连续铸造Al-Si-Zn-Mg-Cu合金的组织特点,研究了合金的相组成及分布规律。挤压后合金组织的特点,并考察了热处理工艺下合金的组织、力学性能。同时研究了各元素对铝硅合金的影响,初步探讨了Al、Si、Zn、Mg、Cu元素间形成相的规律。论文获得了以下主要结论：1.半连续铸造Al-13Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu、Al-15Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu两种合金的构成相均为α-Al、Si、Mg2Si、Al2Cu、Al5Cu2Mg8Si6和Al8FeMg3Si6。在两种合金的铸态组织中,Al-13Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu合金内含有极少初晶硅,而在Al-15Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu合金中初晶硅的数量明显增多。在两种合金的铸态组织中,并未出现Zn相,Zn固溶在铝基体中,起到强化作用。2.两种合金挤压后的组织和力学性能相差不大,挤压后等轴晶沿变形方向被拉长成纤维状,第二相明显地向挤压方向扭转；挤压后的抗拉强度在310MPa左右,延伸率在7%左右。3.制定不同的时效温度和时间来研究热处理工艺,发现在500℃固溶4h,160℃时效4h后,合金的力学性能最佳,维氏硬度值达到230.75,抗拉强度达到395.87MPa,较挤压后提高了31%,屈服强度为263.76MPa,但延伸率降低到3%。在相同的条件下,Al-13Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu合金的抗拉强度和屈服强度要高于Al-15Si-5Zn-2.5Mg-1.6Cu合金。随着时效时问的增加,合金力学性能下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铝合金概述
• 1.2 Al-Si合金概述
• 1.3 挤压概述
• 1.4 合金元素对铝硅合金性能的影响
• 1.4.1 Cu在Al-Si系合金中的影响
• 1.4.2 Mg在Al-Si系合金中的影响
• 1.4.3 Zn在Al-Si系合金中的影响
• 1.4.4 Fe在Al-Si系合金中的影响
• 1.5 Al-Si合金的强化原理和方法
• 1.5.1 固溶强化
• 1.5.2 晶界强化
• 1.5.3 第二相强化
• 1.5.4 弥散强化
• 1.5.5 形变强化
• 1.5.6 复合强化
• 1.6 半连续铸造简介
• 1.7 国内外研究与应用现状
• 1.8 课题研究的目的和意义
• 1.9 课题研究内容与创新点
• 第2章 实验过程及方法
• 2.1 实验设备及其参数
• 2.2 合金成分的选取
• 2.3 半连续铸造
• 2.3.1 实验准备与配料
• 2.3.2 实验过程
• 2.4 预先热处理实验
• 2.5 Al-Si-Zn-Mg-Cu棒材挤压
• 2.6 Al-Si-Zn-Mg-Cu棒材热处理
• 2.7 分析、测试方法
• 2.7.1 金相试样制备及合金组织分析
• 2.7.2 合金力学性能测试
• 2.7.3 扫描电镜观察
• 2.7.4 X射线衍射物相分析
• 第3章 组织形态与分析
• 3.1 铸态组织分析
• 3.2 合金预热处理实验
• 3.3 挤压后组织分析
• 3.3.1 挤压横面组织
• 3.3.2 挤压纵面组织
• 3.4 热处理后组织分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 力学性能分析
• 4.1 热处理后硬度测定
• 4.2 热处理后力学性能与断口分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢