论文题目: 电解低钛A356合金工艺优化及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 凝聚态物理
作者: 李继文
导师: 谢敬佩
关键词: 电解低钛铝合金,合金,细化变质处理,热处理,微观组织与力学性能
文献来源: 郑州大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以电解加钛制备的铸造A356合金为研究对象,利用透射电镜、扫描电镜、DSC差热分析以及金相显微分析和力学性能测试等手段,对合金的微观组织及性能进行了全面分析。重点研究了Al-Ti二元合金的晶粒细化机理,电解加钛A356合金的晶粒细化、变质及热处理优化工艺以及电解低钛A356合金在铝轮毂上的应用,研究成果对高性能铝轮毂材料的研究与开发具有重要的理论意义和实际意义。 针对Ti<0.15%的Al-Ti二元合金,建立了Al-Ti二元合金凝固模型,推导出了成分过冷的计算公式△TC=mlC0（k0-1）/k0[1-exp（-k0v/Dlx）]和相对晶粒度的计算公式。应用于电解低钛铝合金和熔配铝钛合金,首次发现在试验室条件下,电解低钛铝合金形核过冷度△Tn=0.5-1K,低于传统熔配加钛的Al-Ti二元合金（△Tn=0.8-1.5K）,从理论上合理地解释了电解低钛铝合金的晶粒细化机理及其良好的晶粒细化作用。并结合A356合金的DSC分析,研究了电解加钛A356合金的晶粒细化机理。研究表明,电解低钛A356合金初生α-Al枝晶和二元共晶析出峰温度与析出激活能均比熔配加钛A356合金小,较好地验证了电解低钛铝合金具有较强的细化能力,也比较好地解释了晶粒细化的原因。 首次对电解加钛A356合金熔体工艺进行了优化,研究了钛含量、加钛方式、保温时间对电解加钛A356合金晶粒细化、变质效果、衰退行为以及力学性能的影响,确定了合金具有最佳晶粒细化效果的钛含量、具有完全硅变质效果的残余锶含量临界值以及熔体保温时间。结果表明,钛含量在0.10%左右时,合金具有最佳的晶粒细化效果和综合力学性能,超过该值后,抗拉强度缓慢上升的同时,延伸率逐渐下降。随着Sr含量的增加,硅颗粒形貌明显改善,硅相由杆状、棒状转变为纤维、珊瑚状,获得完全变质的最低Sr含量是0.01%。熔体保温时间超过130min后,钛的晶粒细化作用和Sr的变质作用逐渐衰退。原因在于有效异
论文目录:
郑重声明
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1．1 前言
1．2 直接电解生产铝合金的发展及现状
1．2．1 直接电解生产铝钛(硼)中间合金
1．2．2 直接电解生产铝硅钛多元合金
1．2．3 直接电解生产低钛铝合金
1．3 铝合金及铸造铝轮毂在汽车工业中的应用
1．3．1 铝合金在现代汽车中的应用
1．3．2 铝轮毂在汽车上的应用
1．4 铸造 Al-Si-Mg合金的凝固特性
1．4．1 铸造 A356合金性能强化途径
1．4．2 熔体处理——精炼
1．4．3 熔体处理——变质
1．4．4 铝合金的细晶强化与微合金化
1．4．5 细化和变质处理的交互作用
1．4．6 固溶强化与固溶处理
1．4．7 时效强化
1．5 本文研究主要内容和技术路线
1．5．1 本课题选题依据和意义
1．5．2 主要研究内容
第二章 实验方法
2．1 电解低钛铝合金和熔配加钛铝合金晶粒细化
2．1．1 实验用合金的熔铸
2．1．2 合金化学成分的测定
2．1．3 合金晶粒度的测定
2．2 电解低钛 A356合金的工艺优化
2．2．1 熔体细化与变质工艺方案的设计
2．2．2 热处理优化工艺方案的设计
2．2．3 力学性能实验
2．2．4 微观组织分析
2．2．5 DSC分析
2．2．6 原位拉伸分析
2．3 电解低钛 A356合金的工业应用
2．3．1 工业生产工艺流程
2．3．2 力学性能测试
2．3．3 台架试验
第三章 Al-Ti二元合金凝固模型及其应用
3．1 模型建立的基础
3．1．1 传统细化机理在电解低钛铝合金上的应用
3．1．2 传统形核原理
3．2 Al-Ti二元合金凝固模型的建立
3．2．1 成分过冷模型的建立
3．2．2 相对晶粒尺寸(RGS)模型的建立
3．3 凝固模型的应用
3．3．1 公式计算所用参数
3．3．2 电解低钛铝合金与熔配加钛合金晶粒细化
3．3．3 模型应用的分析与讨论
3．4 电解低钛与熔配加钛对 A356合金的细化
3．4．1 合金的宏观及微组织
3．4．2 DSC曲线分析
3．5 本章小结
第四章 电解低钛 A356合金的熔体工艺优化
4．1 电解低钛 A356合金熔体细化处理
4．1．1 试验条件
4．1．2 钛含量对合金晶粒细化的影响
4．1．3 钛含量对合金硅相形态的影响
4．1．4 钛含量对合金力学性能的影响
4．2 锶含量对电解低钛 A356合金变质工艺的影响
4．2．1 锶含量对共晶硅形态的影响
4．2．2 锶含量对晶粒细化的影响
4．2．3 锶对 Mg_2Si相结晶行为的影响
4．2．4 锶含量对力学性能的影响
4．3 电解低钛 A356合金细化与变质衰退的研究
4．3．1 电解低钛 A356合金细化能力的衰退
4．3．2 电解低钛 A356合金变质能力的衰退
4．4 不同加钛方式对铸造 A356合金细化和变质的影响
4．4．1 不同加钛方式对合金组织的影响
4．4．2 不同加钛方式对力学性能的影响
4．4．3 分析与讨论
4．5 本章小结
第五章 电解低钛 A356合金的热处理工艺优化
5．1 电解低钛 A356合金固溶工艺优化
5．1．1 固溶温度对合金组织和性能的影响
5．1．2 固溶时间对合金组织和性能的影响
5．2 电解低钛 A356合金时效工艺优化
5．2．1 时效温度对合金组织和性能的影响
5．2．2 时效时间对合金组织和性能的影响
5．3 电解低钛 A356合金时效行为动力学分析
5．3．1 DSC曲线
5．3．1 放热峰 A对应的组织分析
5．3．2 放热峰 B对应的组织分析
5．3．3 时效硬化峰温度对应的组织分析
5．3．4 放热峰 D对应的组织分析
5．4 本章小结
第六章 电解低钛 A356合金裂纹萌生与扩展的原位拉伸分析
6．1 电解低钛 A356合金 SEM原位拉伸试验
6．1．1 样品制备
6．1．2 原位拉伸试验
6．2 铸态电解低钛 A356合金原位拉伸观察
6．2．1 裂纹萌生
6．2．2 裂纹的扩展
6．3 热处理态电解低钛 A356合金原位拉伸观察
6．3．1 裂纹的萌生
6．3．2 裂纹的扩展
6．4 分析与讨论
6．4．1 裂纹的萌生分析与讨论
6．4．2 裂纹的扩展分析与讨论
6．5 本章小结
第七章 电解低钛 A356合金在铝轮毂上的应用
7．1 前言
7．2 电解低钛 A356合金在汽车轮毂上的应用
7．2．1 试验材料及试验验方法
7．2．2 电解低钛汽车轮毂的组织与性能
7．3 电解低钛 A356合金在摩托车轮毂上的应用
7．4 电解低钛汽车轮毂与国内外汽车轮毂内在质量对比分析
7．4．1 分析方法
7．4．2 力学性能分析
7．4．3 化学成分分析
7．4．4 微观组织分析
7．5 分析与讨论
7．6 本章小结
第八章 结论
参考文献
在读期间发表论文
致谢
发布时间: 2005-10-25
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