亞共晶鋁硅合金的力學(xué)性能與斷裂行為研究.pdf

1、亞共晶Al-Si合金具有比重小、比強(qiáng)度高、鑄造性能和機(jī)械加工性能好、耐腐蝕、容易回收利用、有利于節(jié)能、減輕制動(dòng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已成為航空、航天、汽車等行業(yè)最有前途的輕合金材料之一，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。本文利用掃描電鏡(SEM)、差示掃描熱分析(DSC)、光學(xué)顯微鏡(OM)分析等多種分析手段，研究了Al-Si合金的力學(xué)性能與斷裂行為。詳細(xì)探討了Mg量對(duì)Sr變質(zhì)Al-10％Si-3.0％Cu合金微觀組織與力學(xué)性能的影響;繼而以Al-10％

2、Si-3.0％Cu-0.3％Mg合金為對(duì)象，研究了熱處理工藝對(duì)合金力學(xué)性能與斷裂行為的影響，重點(diǎn)分析了富銅相的溶解與熔化行為、合金的強(qiáng)化機(jī)理與Si相的開裂機(jī)制。
　　 首先，研究了Mg量(0.1％、0.3％、0.5％、0.7％)對(duì)Sr變質(zhì)Al-10％Si-3.0％Cu合金微觀組織與力學(xué)性能（布氏硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率）的影響。結(jié)果表明，二次枝晶臂間距隨Mg量的增加而減小。合金中添加0.3％～0.5％Mg時(shí)，合金表現(xiàn)為良好的抗拉強(qiáng)

3、度與布氏硬度，但其塑性不高。這主要是由于Mg是表面活性元素，降低了凝固過程中固-液前沿界面能，增加了成分過冷。
　　 其次，研究了熱處理工藝對(duì)Al-10％Si-3.0％Cu-0.3％Mg合金微觀組織與力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明了當(dāng)固溶時(shí)間相同時(shí)，兩步固溶工藝優(yōu)于單步固溶。在495℃時(shí)，Al-10％Si-3.0％Cu-0.3％Mg合金中的富Cu相溶解速度較慢，尤其是塊狀CuAl2相，在495℃保溫16h也不能完全溶解。結(jié)果還表明了最

4、佳固溶處理工藝為:495℃保溫4h后升溫至515℃保溫12h。當(dāng)固溶處理溫度超過535℃時(shí)，合金中低熔點(diǎn)的共晶相出現(xiàn)了過燒與熔化現(xiàn)象。
　　 再次，本文還研究了時(shí)效溫度(160℃、180℃、220℃)對(duì)Al-10％Si-3.0％Cu-0.3％Mg合金力學(xué)性能（硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率）的影響。結(jié)果表明，該合金最佳的熱處理制度是495℃×4h和515℃×12h兩步固溶處理后水淬，人工時(shí)效制度為180℃×12h。在此條件下，試樣抗拉強(qiáng)