幾種Al-13Si系活塞合金的凝固特性與組織演變研究.pdf

1、鋁合金材料具有高比剛度和比強(qiáng)度、耐磨性能好、高溫性能良好等優(yōu)點，在汽車活塞等方面的應(yīng)用中具有廣闊的前景。而活塞材料中的相組成、分布、形貌特征以及凝固規(guī)律對于其性能有著重要的影響。
　　為了研究Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金中的相組成以及Al-13Si-4Cu-1Mg-2Ni模型合金中各相的凝固次序，制備了Al-13Si、Al-13Si-4Cu、Al-13Si-4Cu-2Ni及Al-13Si-4Cu-1Mg-2Ni4模型合金

2、進(jìn)行組織分析，并對Al-13 Si-4Cu-Mg-2Ni合金進(jìn)行DSC分析，根據(jù)DSC分析結(jié)果對其進(jìn)行不同凝固溫度的液淬，以得到合金中各相的析出次序。
　　為了研究Cu元素對其液態(tài)析出相形成規(guī)律的影響，本文分析了Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金中的常見液態(tài)析出相的組成。制備了五種Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞模型合金Al-13Si-1 Mg-2Ni-xCu（x=0，2，3，4，5，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用金相顯微鏡(OM)、掃描

3、電鏡(SEM)和X-射線衍射(XRD)分析Cu含量對活塞模型合金中液態(tài)析出相的種類和形貌的影響，分析了活塞模型合金中液態(tài)析出相的析出規(guī)律。
　　為了研究不同冷卻速率對Al-Si-Cu-Mg-Ni系活塞合金中的影響，制備了三種不同冷卻速率（0.11℃·s-1、0.29℃·s-1、14.93℃·s-1）下的合金鑄錠，制各方式為分別采用砂型、金屬型和金屬水冷型模具，分析了不同冷速對其合金組織、相組成和力學(xué)性能的影響。
　　實驗結(jié)果

4、表明:Al-13 Si-4Cu-1Mg-2Ni模型合金中，主要生成相為Q-Al5Cu2Mg8Si6、θ-Al2Cu、ε-Al3Ni、γ-Al7Cu4Ni、和δ-Al3CuNi等相。當(dāng)Cu、Ni比較低時，所形成的合金相為ε-Al3Ni; Cu、Ni比較高時生成δ相和γ相，兩種相所占比例大小需要根據(jù)具體的Cu、Ni含量來確定。
　　隨著冷卻速度的增大(0.11～14.93℃·s-1)，Al-13 Si-4Cu-1Mg-2Ni合金晶粒晶

5、粒尺寸由81.4μm細(xì)化到30.4μm，主要強(qiáng)化相δ-Al3CuNi相和γ-Al7Cu4Ni相增多，形狀由尺寸較大的連續(xù)網(wǎng)狀、長鏈條狀演變?yōu)槌叽巛^小的團(tuán)簇狀、顆粒狀;隨著凝固冷卻速度的增大，形成Q-Al5Cu2Mg8Si6相數(shù)量逐漸增多，ε-Al3Ni相減少。由于細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的作用，鑄錠力學(xué)性能得到明顯提高，硬度由80.9 HB提高到125.7 HB，抗拉強(qiáng)度由189.3 MPa提高到282.5 MPa，斷后伸長率由1

6、.6％提高到2.8％。
　　對于Al-13Si-1Mg-2Ni-xCu合金，不含Cu的Al-Si-Mg-Ni系活塞合金中存在富Ni相，即ε-Al3Ni。在Cu含量2％時，合金中依然有ε-Al3Ni相，但有少量δ-Al3CuNi相出現(xiàn)。ε-Al3Ni相為較高熔點相，富Cu相δ-Al3CuNi會生長在其周圍，形成由內(nèi)到外含Cu量升高的組織。Cu含量3％、4％、5％時，ε相消失，取而代之的是γ-Al7Cu4Ni，并且含量也隨之增加。并且