钇元素对ZL101A合金组织和性能的影响

论文摘要

本文通过向ZL101A合金中加入不同含量的Y元素,研究了Y元素对ZL101A组织和性能的影响,通过XRD、扫描电镜（附带能谱分析）、Instron电子万能试验机研究合金的组织、物相组成以及力学性能等变化规律。铸态条件下,Y元素可以使没有经过变质的ZL101A合金的共晶硅分布更加均匀,而且可以有一定的变质作用。并且可以使共晶温度下降5℃左右,在铸态条件下,含Y相组成有Al、Y、Si等元素。主要分布在α枝晶间,而且经过较高温度以及较长时间的固溶热处理之后含Y相仍处于α-Al枝晶间,其分布并没有改变。含Y元素ZL101A铸态以及热处理断口均为准解理断裂,Y元素的加入使合金的解理断裂的程度增加。Y元素对铸态合金力学性能影响不大,但降低了合金的延伸率。通过T6处理可以大幅提高ZL101A的力学性能,通过正交试验,确定了热处理参数对力学性能的影响先后顺序为固溶时间<固溶温度<时效时间<时效温度。ZL101A中加入质量分数为0.1%的Y元素时力学性能最好。再通过优化热处理工艺可以得出含0.1%的Y的ZL101A合金的最佳热处理参数为固溶温度为540℃,固溶时间为10h,时效温度为175℃,时效时间为11h。在此工艺条件下得到的力学性能为σb=341.6MPa、σ0.2=282.8MPa、δ=3.07%,分别比不加Y元素的ZL101A合金力学性能提高了4.69%、7.73%,但是延伸率略有下降。通过对合金的连续时效工艺可以发现,合金的抗拉强度以及屈服强度随着时效时间的延长先增加后降低,而延伸率略有下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 合金元素对 ZL101A 的影响
• 1.2.1 硅的影响
• 1.2.2 镁的影响
• 1.2.3 铁的影响
• 1.3 变质对 ZL101A 的影响
• 1.4 细化对ZL101A的影响
• 1.5 钇元素及稀土元素对ZL101A的影响
• 1.6 热处理工艺对ZL101A组织和性能的影响
• 1.7 研究内容
• 第2章 实验材料制备以及分析方法
• 2.1 合金的成分
• 2.2 实验材料制备
• 2.3 合金的热处理
• 2.4 分析测试手段
• 2.4.1 金相观察
• 2.4.2 物相分析
• 2.4.3 断口扫描以及含Y相的分布
• 2.4.4 力学性能测试
• 第3章 钇元素对ZL101A合金组织的影响
• 3.1 钇元素对 ZL101A 组织的影响
• 3.1.1 铸态合金微观组织
• 3.1.2 钇元素对共晶硅的变质作用
• 3.1.3 钇元素对ZL101A共晶温度的影响
• 3.2 含钇元素 ZL101A 物相分析
• 3.2.1 XRD物相分析
• 3.2.2 铸态含钇相分布以及成分分析
• 3.2.3 热处理态含钇相的分布及成分分析
• 3.2.4 固溶时间变化对含钇相的分布影响
• 3.2.5 合金含钇相分布分析
• 3.3 热处理对合金组织的影响
• 3.3.1 热处理对共晶硅的影响
• 3.3.2 共晶硅球化机理
• 3.4 钇元素对ZL101A断裂方式的影响
• 3.4.1 钇元素对ZL101A铸态断裂方式的影响
• 3.4.2 钇元素对ZL101A热处理态断裂方式的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 钇元素对ZL101A力学性能的影响
• 4.1 钇元素对铸态ZL101A力学性能的影响
• 4.2 热处理对含钇元素 ZL101A 力学性能的影响
• 4.2.1 热处理正交试验
• 4.2.2 优化热处理工艺
• 4.2.3 连续时效热处理工艺
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢