基于SIMA法的AlSi30合金半固態(tài)坯料復(fù)合制備技術(shù)研究.pdf

1、過共晶鋁硅合金(Si＞12.6wt％)是一種優(yōu)良的耐磨材料，它具有密度小、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性高等諸多優(yōu)點，廣泛用于制造汽車和壓縮機的零部件，特別是制造汽車發(fā)動機活塞的理想材料。目前過共晶鋁硅合金成形方法主要有鑄錠冶金法和粉末冶金法，但這兩種方法都存在其自身的不足。
　　 半固態(tài)金屬成形是一種具有近凈成形、高質(zhì)量等優(yōu)點的新型成形技術(shù)，由于漿料初生相呈球形，因此傳統(tǒng)成形方法中的許多問題應(yīng)用該技術(shù)都可以得到很好的解決。應(yīng)變誘發(fā)熔化激

2、活(SIMA)法是固態(tài)條件下制備半固態(tài)坯料的重要途徑，但由于該技術(shù)工藝過程相對復(fù)雜，且引入的變形量有限，因此極大地限制了其推廣和應(yīng)用。本文將高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)工藝引入到SIMA法中，替代傳統(tǒng)的冷熱塑性變形，簡化了工藝流程，且提供了更大的變形量，顯著細(xì)化了晶粒，為后續(xù)半固態(tài)等溫處理提供了良好的應(yīng)變誘導(dǎo)條件。
　　 本文首先研究了高壓扭轉(zhuǎn)施加載荷和扭轉(zhuǎn)圈數(shù)對粉末固化后組織和性能的影響。結(jié)果表明：A1Si30合金粉末經(jīng)高壓扭轉(zhuǎn)處理后得

3、到盤狀試樣，其初晶硅被大幅細(xì)化和磨圓，且顯微硬度最大達(dá)到144.56kg/mm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)鑄造生產(chǎn)的AlSi30合金的顯微硬度值。高壓扭轉(zhuǎn)載荷越大，扭轉(zhuǎn)圈數(shù)越多，細(xì)化效果越明顯，顯微硬度值也越高。晶粒的細(xì)化和圓整化主要是在粉末顆粒內(nèi)部各相之間的相互作用下完成的，而粉末試樣的致密化主要是由粉末顆粒之間的相互作用完成的。
　　 其次研究了高壓扭轉(zhuǎn)施加載荷、扭轉(zhuǎn)圈數(shù)以及半固態(tài)等溫處理保溫溫度、保溫時間對試樣不同位置處半固態(tài)組織形成

4、的影響。結(jié)果表明：對于同一試樣的不同位置處的組織來說，由于變形量的不同，造成累積的變形能有所差別，所以與之相匹配的最佳半固態(tài)等溫處理工藝參數(shù)也有所不同。對于r=5mm處較佳的工藝參數(shù)匹配為：高壓扭轉(zhuǎn)載荷0.2GPa的情況下扭轉(zhuǎn)5圈，半固態(tài)等溫處理的溫度為645℃，保溫時間為50min；對于r=10mm處較佳的工藝參數(shù)匹配為：高壓扭轉(zhuǎn)載荷為0.2GPa的情況下扭轉(zhuǎn)5圈，半固態(tài)等溫處理的溫度為615℃，保溫時間為20min。A1Si30合金