稀土改性铸造Al-Si-Mg合金及其时效特性研究

发布时间：2017-07-30 09:18

  本文关键词：稀土改性铸造Al-Si-Mg合金及其时效特性研究

  更多相关文章： 稀土 Al-Si-Mg合金 改性 时效硬度 时效析出序列

【摘要】：稀土元素能显著改变铸造Al-Si-Mg合金的组织形貌和力学性能,在国防、交通、电线电缆、建筑型材中有广泛的应用前景。稀土元素大致以单质元素、中间合金以及氧化物等方式引入,其引入方式会对铝合金改性产生影响,但相关研究报道较少。铸造Al-Si-Mg合金一般需要经过时效处理以改善其力学性能,铸造Al-Si-Mg合金的时效特性研究已经比较充分,但有关稀土改性铸造Al-Si-Mg合金的时效特性研究相关报道也较少。本论文研究了稀土镧引入方式对铝合金的微观组织及力学性能的影响,并对稀土改性铸造Al-Si-Mg合金的时效特性进行了系统深入的研究。稀土元素的引入方式对合金的改性效果存在明显差异。以氧化物的方式引入稀土镧,稀土的引入能对ZL101合金起到一定的细化作用,但对合金并无变质效果；添加量较少时,能一定程度强化基体合金,当稀土氧化物含量大于0.6%时,合金强度反而直线下降；以Al-La中间合金的方式引入稀土镧,能显著细化和变质ZL101合金,且合金的硬度也得到显著提高。XRD分析结果表明,La203的引入并未改变ZL101合金的物相；以Al-La合金的方式引入稀土后,生成了新的化合物(Al8Si8MgLa2),新形成的化合物聚集在共晶硅和初晶铝的界面上,引起合金性能的下降。合金经固溶、时效后,共晶硅的形貌变化较大,长条状的共晶硅几乎全部变为球状和颗粒状。以Al-Ce合金的方式引入稀土Ce对ZL104合金具有明显的细化效果,当添加量为0.6%时,其细化效果最明显,且硬度明显提高,但当稀土Ce添加量过多时,反而会降低合金的铸态及时效硬度。特别是Al-Ce合金添加量为1.6%时,时效过程中其析出相的析出比原始合金反而提前,但改性后合金的热焓高于ZL104合金的热焓。稀土元素La、Ce的引入能显著提高Al-Si-Mg合金的时效硬化作用,当Al-La合金的含量为0.5%时其强化作用最佳,Al-Ce合金的含量为0.6%时强化作用最佳。稀土元素La、Ce的引入对铸造Al-Si-Mg合 遐金的峰值时效时间具有延迟作用,并且随着稀土元素La、Ce引入量增多,其峰值时效时间延迟的效果越明显。稀土元素的引入并未改变合金的析出序列,但稀土元素的添加对于合金主要的析出强化相(β"、β')和稳定相(Mg2Si)的析出具有延迟作用。随着稀土La的添加量增多,对ZL101合金的稳定相的析出抑制作用越明显；随着稀土元素Ce引入量的增多,对ZL104合金的析出相(β"、β'、Mg2Si)抑制作用越明显。温度对合金的时效硬化行为有显著的影响,时效温度越高,达到时效峰值的时间越短。
【关键词】：稀土 Al-Si-Mg合金 改性 时效硬度 时效析出序列
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TG166.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-22
• 1.1 概述10-13
• 1.1.1 铸造铝合金的概述10-11
• 1.1.2 铸造Ai-Si-M合金的概述11-13
• 1.2 稀土改性铝合金的研究现状13-16
• 1.2.1 稀土改性方式及种类13
• 1.2.2 稀土铝合金的改性效果13-15
• 1.2.3 稀土改性铝合金的改性机理研究15
• 1.2.4 稀土改性铝合金的应用15-16
• 1.3 铸造铝合金时效问题的研究现状16-19
• 1.3.1 铝硅镁系合金时效问题的研究现状16-18
• 1.3.2 稀土改性铝合金时效问题的研究现状18-19
• 1.4 研究背景与意义19-20
• 1.5 研究内容20
• 1.6 研究技术路线20-22
• 第2章 实验22-26
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验过程22-24
• 2.2.1 配料22-24
• 2.2.2 熔炼及浇注成型24
• 2.2.3 热处理24
• 2.3 测试与表征24-25
• 2.3.1 金相组织观察24
• 2.3.2 维氏硬度测试24-25
• 2.3.3 X射线衍射分析(XRD)25
• 2.3.4 差热分析(DSC)25
• 2.4 实验设备与仪器25-26
• 第3章 稀土La改性ZL101合金的组织及性能26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 实验26-27
• 3.2.1 合金的制备26
• 3.2.2 测试与表征26-27
• 3.3 结果与讨论27-39
• 3.3.1 稀土La对ZL101合金铸态晶粒度的影响27-29
• 3.3.2 稀土La对ZL101合金变质效果的影响29-32
• 3.3.3 时效处理后的金相分析32-33
• 3.3.4 稀土La对ZL101合金铸态硬度的影响33-35
• 3.3.5 稀土La引入后合金的物相组成35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 AI-La合金改性ZL101合金的时效特性研究40-51
• 4.1 引言40-41
• 4.2 实验过程41-42
• 4.2.1 改性合金的热处理41
• 4.2.2 测试与表征41-42
• 4.3 结果与讨论42-50
• 4.3.1 AI-La合金改性ZL101合金等温时效硬化行为研究42-47
• 4.3.2 AI-La合金改性ZL101合金的时效析出序列的研究47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 Al-Ce合金改性ZL104合金及其时效特性51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 实验过程51-52
• 5.2.1 样品制备51
• 5.2.2 改性合金的热处理51
• 5.2.3. 测试与表征51-52
• 5.3 结果与讨论52-62
• 5.3.1 Al-Ce合金对ZL104合金铸态晶粒度的影响52-54
• 5.3.2 Al-Ce合金对ZL104合金铸态硬度的影口向54
• 5.3.3 AI-Ce合金改性ZL104合金等温时效硬化行为研究54-59
• 5.3.4 A1-Ce合金改性ZL104合金时效析出序列研究59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周承恩;史志铭;韩英;李竞艳;;富铈混合稀土及锶对铸铝A356组织和力学性能的影响[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);2014年01期

，

本文编号：593502