细化变质对Al-xSi-Mg合金组织性能的影响

论文摘要

本文研究了细化及变质对Al-xSi-Mg合金组织和性能的影响,在此基础上,探讨Si从6.5%变化到7.5%时,合金力学性能的变化规律。研究了Sr变质对Al-xSi-Mg合金初生α（Al）枝晶和共晶硅形貌、凝固过程以及T6热处理前后力学性能的影响,优化出了合金中不同的Si含量所对应的最佳Sr加入量。结果表明:Sr促进了柱状枝晶的形成,使柱状树枝晶的二次枝晶臂细化,并且随Sr含量增加,二次枝晶间距减小。此外,变质后合金的共晶形核温度Teuc明显降低,共晶平台缩短,α（Al）的凝固区间ΔTα扩大,共晶生长过冷度ΔTE增加,α（Al）相增多,共晶相减少。研究了Al-5Ti-1B细化剂对Al-xSi-Mg合金晶粒尺寸、α（Al）枝晶形态、凝固过程以及T6热处理前后力学性能的影响,优化出了合金中不同的Si含量所对应的最佳Ti加入量。结果表明,合金中加入少量Ti细化剂后,α（Al）形核温度Tα（Al）明显升高,但随Ti含量进一步增加,α（Al）形核温度Tα（Al）变化不明显。力学性能研究表明,铸态下,Sr变质对合金抗拉强度影响不明显,但是可以显著提高合金的延伸率;细化可以提高延伸率,但提高幅度没有变质的大。变质和细化可以显著改善合金T6热处理后的力学性能,当Si含量为7%时,添加0.04%Sr进行变质,合金抗拉强度提高了25.7MPa,延伸率由1.63%提高到5.76%,提高约253%;Si含量为6.5%时,加入0.15%Ti进行细化,合金抗拉强度达到293MPa,提高12.65%,延伸率提高到3.14%,提高约115%。Si含量变化对变质细化合金的铸态力学性能没有明显的作用。T6态下,在所研究的Si含量变化范围内,当变质剂含量相同时,Al-7Si-Mg合金的抗拉强度和延伸率最高;当细化剂含量相同时,Al-6.5Si-Mg合金的抗拉强度和延伸率最高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 Al-Si 合金的细化变质研究
• 1.2.1 Al-Si 合金的变质研究
• 1.2.2 Al-Si 合金的细化研究
• 1.3 细化变质对Al-Si 合金凝固过程的影响
• 1.3.1 变质对Al-Si 合金凝固过程的影响
• 1.3.2 细化对Al-Si 合金凝固过程的影响
• 1.4 Si 含量变化对Al-Si 合金的影响
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 试验材料及实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 合金的成分
• 2.3 实验设备
• 2.4 熔炼工艺
• 2.5 热处理工艺
• 2.6 试样制备
• 2.7 试样分析方法
• 2.7.1 金相分析
• 2.7.2 共晶硅形态和析出相分析
• 2.8 力学性能测试
• 第3章 Sr 变质对合金组织性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 Sr 变质对Al-6.5Si-Mg 合金组织性能的影响
• 3.2.1 变质后Al-6.5Si-Mg 合金的组织变化
• 3.2.2 Sr 变质对Al-6.5Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 3.2.3 Sr 变质对Al-6.5Si-Mg 合金铸态和T6 态性能的影响
• 3.3 Sr 变质对Al-7Si-Mg 合金组织性能的影响
• 3.3.1 变质后Al-7Si-Mg 合金的组织变化
• 3.3.2 Sr 变质对Al-7Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 3.3.3 Sr 变质对Al-7Si-Mg 合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 3.4 Sr 变质对Al-7.5Si-Mg 合金组织性能的影响
• 3.4.1 变质后Al-7.5Si-Mg 合金的组织变化
• 3.4.2 Sr 变质对Al-7.5Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 3.4.3 Sr 变质对Al-7.5Si-Mg 合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 3.5 Si 含量变化对合金凝固过程的影响
• 3.5.1 Si 含量对初晶凝固过程的影响
• 3.5.2 Si 含量对共晶凝固过程的影响
• 3.6 Si 含量变化对变质合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 3.6.1 Si 含量变化对变质合金铸态力学性能的影响
• 3.6.2 Si 含量变化对变质合金T6 态力学性能的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 Al-5Ti-18 细化对合金组织性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 Al-5Ti-18 细化对Al-6.5Si-Mg 合金组织性能的影响
• 4.2.1 Al-5Ti-18 细化后Al-6.5Si-Mg 合金的组织变化
• 4.2.2 Al-5Ti-18 细化对Al-6.5Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 4.2.3 细化对Al-6.5Si-Mg 合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 4.3 Al-5Ti-18 细化对Al-7Si-Mg 合金组织性能的影响
• 4.3.1 Al-5Ti-18 细化后Al-7Si-Mg 合金的组织变化
• 4.3.2 Al-5Ti-18 细化对Al-7Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 4.3.3 细化对Al-7Si-Mg 合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 4.4 Al-5Ti-18 细化对Al-7.5Si-Mg 合金组织性能的影响
• 4.4.1 Al-5Ti-18 细化后Al-7.5Si-Mg 合金的组织变化
• 4.4.2 Al-5Ti-18 细化对Al-7.5Si-Mg 合金凝固过程的影响
• 4.4.3 Al-5Ti-18 细化对Al-7.5Si-Mg 合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 4.5 Si 含量变化对细化合金凝固过程的影响
• 4.6 Si 含量变化对合金晶粒尺寸的影响
• 4.7 Si 含量变化对细化合金铸态和T6 态力学性能的影响
• 4.7.1 Si 含量变化对细化合金铸态力学性能的影响
• 4.7.2 Si 含量变化对细化合金T6 态力学性能的影响
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢