《合金元素对AlSiCuMg铸造合金显微组织和力学性能的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合金元素对AlSiCuMg铸造合金显微组织和力学性能的影响（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要AI一 51 一 cu一 M g 合金的 铸造性能 优良 ， 通过热 处理可以 大幅度提高 其力学 性能。 本文分析了Zn、 Cr、 Zr微量元素对合金微观组织和力学性能的影响， 研究了其强化机理。在铸造AI一 51 一 C u 一 Mg 合金中 分别添 加微 量元素Zn、 Cr、 Zr以 考察 它们 对微观组织、 力 学 性能的 影 响。 实 验 发 现: 住 60%Zn 的 加 入 形 成了 一 种 含 有C u 、 M g 、 AI的新的粒状化合物，其弥散分布对合金起到了时效强化的作用，同时时效过程中析出的富Zn相可作为e 非均匀形成位置而诱发其成核， 并且这
2、种e 相的数量也不少，可以 对合金起到一定的第二相强化作用。 微量元素C r 容易与Mll 、 Fe等形成弥散相代替其他有害含Fe相，大大减少了不能溶解的 含F e 相对基体的割裂作用，同时形成的含C : 相能在固溶阶段溶解在Q( AI) 中， 时效时弥散析出， 起到弥散强化作用。加入欣 20% zr的 合金中， Zr与AI形成的 稳定的p (A1 3 Zr)时 效 析出 相对合金 起到了时效强化的作用。微量合金元素Zn、 C r 、Zr的添加，对合金热处理过程的影响主要集中 在以下几个方面: Zn 在凝固阶段能够完全溶解在Q AI)中，同时其形成的化合物可以诱发仔 相在其周围形核，加快了 相
3、的形成。这种化合物的数量并不小，其必然需要借助晶界的空位等帮助其形核， 所以略微延迟了 e 尸 相的形成。 适量的C : 在铸态下形成了多种含C : 的细小化合物， 其在固溶阶段能够再次溶解在。( AI) 中， 时效阶段弥散析出多种含C r 相， 这些含Cr相能够作为e 相非均匀形核的形核位置诱发其成核， 进而加快了 沛 目 的形成。同时，这些含 C : 相弥散析出，也必然在晶界等处析出， 其对在晶界处析出的 e 相的形成有一定的延迟作用。 适量的Zr在铸态下能够溶解在。( AI) 中， 过量的Zr在铸态下形 成粗大的A 1 3 Zr初生相。p ( A 1 3 Zr) 二元相在时效阶段可作为
4、e 形核位置， 促进了 仔 的形成， 同时极容易与晶界处空位结合的 特性也造成了 e 无法析出， 进而极大的 延缓了 过时 效的 产生。关 键 词: 铸 造AI 一 s i- c 。 一9 合 金， 固 态 相 变， 时 效 机 理， 差 热 分 析， 微 量 元 素沈阳工业大学硕士学位论文T h c c ffec t o f a l l o y i n g e l e m e n t s o n t h e m i c r o s t r u c t u r e a n dm e c h a n i c a l P r o P e r tyo f A L S i 一 C u 一 Mg c a
5、 s t a l l o yAb s t y a ctAI一 5 1 一 C u 一 M g c as t al lo y i s e x 1e l1 s i velyu s e d 11 1 a in 1 y b ec aus e o f its gOo d c as tabi l itya l1 de X c e l l e ntmec h 耐c alP r o per t i e s b y h e at-t r e a t m e ni . T ll e i l l fl uenc e o f the al l o y 姚 e l e mentso f Zn， C r，Zro n th
6、e mec h 如cal P ro P e 币 e s and m i c ro s t r u c n ir e was i n v e st i g atedin thisp a per The s tr e l l g t l l e m n g mec h 画s mi s al s o c a r e fo llyanal y z e d Z n ， C r o r Zrwas add e d re s pect iv e l y 出 1 d theiri nfiuence s o n the m i c ros t r u c t L ir e 田 l dm e c ll anc a
7、lP r o pen i e s weree x 出 1l lll e d . n 1 e a d d i tion o f Zn g i v e s a ri s e toa neWly g r a l I1 edp 】l a s e c o llt a li l ill g C u ， Mg ， AI. T 】l e P re c i P itati o n o f Zn一c h P lla s e i s a n ucl e at i o n s i tefo r the0 ” . 0 p h ase i s e v e n a gOo d con so l i dati o n Pha
8、s e fo r the al l o y . C r c o n l b li l e s 诫thN l ll ， F e朋dfo m l s s o l l l e d i s P e 汉 P h as e s whi c h s u b st j tU t e for o t 11 e r adv er s e iron- ri chP h a s e s ， T ll ecomPo und s dec re as e the l1 a r I11 fi U i n l1 u e 们 c e o f F e Phas e s and p re c i P itate s d i sper
9、sel y wel l .Theadd it i on o f Zr c o m b ines w iU I AI 出 l dfr o ll l s p ( A 1 3 Zr). Thep ( A 1 3 Zf) i s agoo d5 厅 e ll g t h e ni 飞p h as e .T l l em ain i l 沮u e ll c e o f Z 几C r，Z r o nl l “ l t t r e a t l 1 1 e ntP r 0 c e s s i s t 1 1 a t Z nc an sol ut eeasi lyinthe a( AI) andZn一 ri c
10、 hp l1 a s e c anb e c o m e n u c le at i o ns i teo f 0 尹 朋di n d u c e s允 n 刀 a t io n o f o “ ， h p r e c iP ates atth e g r a ln b o und 鲜 即d r e t a r d s the fo r n l ationo f o . Thee l e mento f C r c o mbin e s 硒thF e ， C u 出 l d fo ll l l s s o m e newP 】1 韶 e s inas 一 c as t c o ndit i o
11、 n . I tc ansol ut e inthe s o l i d s o l utio n . T ll e new P 】1 a s e s b e c o me the nuc l e atio n s i t e o f th e 0 andac c e le r a t e th e fo n n a t l o no f o T l1 e Phas e s c o l1 t a in i n gc an e v e nP re c 1 P a t eatthe gr a 1 I1b o u n d a ly a n d re s t a r d s o toPreci P a
12、 te s atthe g r a ll l bou n d a 乃 了， T ll e a d d l ti o n o f 仓 2 0 % zrc ans o l u tei n the a ( A I ) in th e as 一 c as t sa lll P l e . The exees s i v e add i t i o n o f Zrc annot s o l ute inth ea( A I ) inthe soli d so lutions t a g e . T 】l e p ( A l 3 Zr) c anb e c o me then uc l e at i o
13、 n s iteo f 0 即 dacc e l e r a t e the fo n l l a t i o n o f o “ . I t e v e n e as i l y com b i nes w i U 1 the sPare s P a c e i n the g r a u 1b o und ary a ll d postPone the fo n l l a t l ollo f o .K c y wo r d s : A 】 . S i- C u 一 Mg c as t a l l oy， s o li d- s 吐 a tet ran s i 柱 o n ， a g e
14、- h a rdc n i n g m c c h a n i s m ，D S C ， a ll oy祖 g el e m e nt一 1 1 -独创性说明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中 特别加以 标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。签 名 邃士.劝一 日 期 : 、 7 二关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的
15、规定，即: 学校有权保留送交论文的复印 件，允许论文被查阅和借阅;学校可以公 布论文的全部或部分内 容，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。( 保密的论文在解密后应遵循此规定)签 名 : 加瓣导 师 签 名沈阳工业大学硕士学位论文1 . 绪论1 . 1 铸造铝硅合金的发展自 从电解铝技术获得应用以来， 世界铝业得到了迅猛的发展， 铝合金已成为最常用的两种工业合金之一。铸造AI一 51合金是铸造铝合金中最重要的一个系列，由于其密度小、比强度高，同时具有优异的铸造性能、耐蚀性能、可焊性及热膨胀性，广泛地应用于航空航天、汽车、机械等行业，用来生产形状复杂、薄壁、耐蚀、气密性要求高、承受中高
16、静载荷或冲击载荷。1 . 1 . 1 铸造铝硅合金的发展现状随着现代工业及铸造技术的发展， 对铸造铝合金的需要量日 益增大11 一31 。 例如在汽车工业中，由于要降低能耗， 汽车需要轻量化， 汽车重量对燃料经济性起着决定性的 作用， 车重每降 低1 o o kg，油耗可减少0 . 7 L/l ookm4 ， 而铝合金是最佳的 汽车轻量化用材。近年来，各国广泛采用铝等有色合金件代替钢铁件。2 0 01 年，小汽车平均总重量降低为8 00地左右， 其中钢铁部件为2 00kg， 铝合金零部件为2 75吨， 镁合金 增为40 k g ， 而 汽车 零部 件70 % 为 铸 件15 。 因 此，以 提高总 体 燃料经济性 和保护人类生存环境为目的的汽车轻量化运动， 促进了铝合金铸件在汽车上的应用， 从上世纪70年代石油危机以 来， 单车用铝量在逐年增加5 。 由 此可见， 铸造铝合金的 研究与应用将继续得到迅猛发展。铸造铝合金的力学性能主要由其化学成分、 熔炼工艺、 浇注条件和热处理
