共晶Al-Si合金的硅相形貌控制及其對(duì)合金斷裂韌性、疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響.pdf

1、A1-Si合金是一種被廣泛使用的鑄造合金，硅作為合金中主要的第二相粒子，其形貌對(duì)合金的力學(xué)性能有重要影響。本文作者以共晶Al-Si合金為對(duì)象，研究了微觀組織中硅相形貌的控制方法，以及硅相形貌對(duì)合金的拉伸性能、斷裂韌性和疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響。 研究了Na鹽變質(zhì)劑對(duì)Al-Si合金中硅相形貌的影響。結(jié)果表明：向合金中加入1﹪的Na鹽變質(zhì)劑就可以使合金鑄態(tài)組織中的硅相從粗大的針條狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的纖維狀，Na元素在硅相表面的吸附改變了硅相

2、的生長(zhǎng)方式是這種轉(zhuǎn)變的主要原因。 研究了模具溫度對(duì)硅相形貌的影響。結(jié)果顯示：在相同的變質(zhì)條件下，模具溫度較低時(shí)，澆鑄合金的鑄態(tài)組織中纖維狀的硅相更加細(xì)小，因而在固溶處理時(shí)更容易球化，獲得的硅相顆粒更細(xì)小、縱橫比也更高。較低的模具溫度提高了合金熔體凝固時(shí)的過(guò)冷度，增加了硅等相的形核率，使硅相的生長(zhǎng)受到限制。 研究了硅相在固溶處理過(guò)程中的變化規(guī)律。對(duì)于未進(jìn)行變質(zhì)處理的合金，在固溶處理時(shí)，隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，粗大的針、片狀硅相

3、將發(fā)生鈍化和熔斷，但完成球化過(guò)程則需要很長(zhǎng)時(shí)間；而對(duì)于變質(zhì)處理的合金，由于合金鑄態(tài)組織中硅相的細(xì)小纖維狀特征，經(jīng)過(guò)1h固溶處理就可使硅相完全球化，形成細(xì)小、均勻的硅顆粒形貌，延長(zhǎng)固溶時(shí)間，硅相將聚集長(zhǎng)大。因此，對(duì)本試驗(yàn)合金而言，固溶保溫1h是一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪x擇。 對(duì)具有不同硅相尺寸試驗(yàn)合金的拉伸性能和斷裂韌性進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明：粗大的針、片狀硅相嚴(yán)重?fù)p害了合金的延伸率、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。含有細(xì)小球狀硅相的合金表現(xiàn)出了較好的韌

4、性和強(qiáng)度。隨著硅相直徑的增加，合金的斷裂韌性逐漸降低。所以，為了獲得具有良好拉伸性能和斷裂韌性的共晶Al-Si合金，微觀組織中的硅相以細(xì)小球狀形貌為佳。 研究了硅相形貌對(duì)共晶Al-Si合金的疲勞裂紋萌生壽命和疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響，結(jié)果表明：隨著硅相直徑的增加，合金的疲勞裂紋萌生壽命降低。含有細(xì)小硅相的共晶Al-si合金具有較高的疲勞裂紋擴(kuò)展抗力。疲勞裂紋在擴(kuò)展的過(guò)程中遇到尺寸較小的硅相時(shí)，硅相不易斷裂，因而阻礙了裂紋的擴(kuò)展，裂