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试谈CDS铸造过共晶AlSi合金组织与性能

收藏本文 2024-02-04 点赞:6754 浏览:23169 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:过共晶Al-Si合金是一种铸造性能优良的合金。它具有密度小、热稳定性好、线膨胀系数小、耐磨性好等优良特性,是制造活塞的理想材料。但是,在成形历程中,由于其结晶温度范围宽,结晶潜热大,初生硅相极易长成粗大板块状或长条状,严重割裂基体,导致合金脆性提升,铸件力学性能显著降低,切削性能变差,限制了其运用。针对如何减小铸件中初生硅相尺寸、改善初生相形貌和其在组织中的分布,国内外探讨学者做了大量的探讨。目前,细化初生硅相的策略主要分为两大类:化学细化法和对凝固历程进行动力学处理的策略。化学细化法主要是添加P和稀土元素进行变质处理,动力学处理策略主要有半固态搅拌、快速凝固和熔体温度处理等。目前对过共晶Al-Si合金性能的探讨主要集中在力学性能和耐磨性能上。本论文采取扩散凝固技术制备过共晶Al-18%Si和Al-20%Si合金。选用ZL102合金、纯Al和Al-25%Si合金为母合金,系统探讨了混合方式和高硅合金混合温度对最终凝固组织中初生硅相尺寸、形貌和分布及力学性能、摩擦磨损性能和热膨胀性的影响。总结和浅析了扩散凝固的细化机理和初生相与合金各性能之间的联系。实验和浅析结果表明:(1)采取扩散凝固技术制备过共晶Al-18%Si、Al-20%Si合金,可显著细化初生硅相,改善初生硅相尺寸和在组织中的分布,提升合金的性能。(2)混合方式不同,所得目标合金的组织改善和性能优化程度不同。液液混合方式尤其是液态纯铝与高硅合金的混合下所得试样的组织中初生相分布均匀,形貌规整,综合性能较好。(3)在同种混合方式下,高硅合金的混合温度不同,扩散凝固细化作用和性能改善效果不同。在选定母合金的情况下,必须制约好高硅合金的混合温度,合适的混合温度才能得到初生相尺寸细小、分布均匀的组织和性能优良的铸件。(4)高硅合金的混合温度是受控扩散凝固历程中要制约的关键因素。(5)合金组织中初生硅相的尺寸、形貌和分布与合金的性能有一定的联系。关键词:过共晶Al-Si合金论文扩散凝固论文初生硅论文性能论文

    摘要7-8

    Abstract8-10

    插图索引10-12

    附表索引12-14

    第一章 绪论14-24

    1.1 前言14

    1.2 过共晶 Al- Si 合金的特性14-16

    1.2.1 Al- Si 合金成分和组织14-15

    1.2.2 Al- Si 合金性能15-16

    1.3 国内外探讨近况16-21

    1.3.1 细化初生硅的策略16-19

    1.3.2 初生硅生长机制19-21

    1.3.3 过共晶 Al- Si 合金性能21

    1.4 扩散凝固21-22

    1.5 探讨作用、目的、内容22-24

    1.5.1 探讨作用、目的22-23

    1.5.2 探讨内容23-24

    第二章 实验24-30

    2.1 引言24

    2.2 实验材料24-25

    2.3 技术路线25-26

    2.4 实验策略26-27

    2.5 金相组织试样制备及初生硅相尺寸、形貌评定27

    2.6 硬度测试27-28

    2.7 热膨胀性能测试28

    2.8 摩擦磨损性能测试28-30

    第三章 CDS 铸造过共晶 Al-Si 合金的组织30-49

    3.1 CDS 铸造过共晶 Al- 18 %Si 合金组织30-36

    3.1.1 不同混合方式下 Al- 18 %Si 合金组织30-31

    3.1.2 不同高硅合金混合温度下 Al- 18%Si 合金的组织31-36

    3.1.3 小结36

    3.2 CDS 铸造过共晶 Al- 20 %Si 合金组织36-44

    3.2.1 不同混合方式下 Al- 20%Si 合金的组织36-39

    3.2.2 不同高硅合金混合温度下 Al- 20%Si 合金的组织39-44

    3.2.3 小结44

    3.3 CDS 凝固历程中初生硅相形核和长大机理44-47

    3.4 本章小结47-49

    第四章 CDS 铸造过共晶 Al-Si 合金的性能49-74

    4.1 CDS 铸造过共晶 Al- 18 %Si 的性能49-59

    4.1.1 不同混合方式下 Al- 18%Si 合金的性能49-53

    4.1.2 不同高硅合金混合温度下 Al- 18%Si 的性能53-59

    4.1.3 小结59

    4.2 CDS 铸造过共晶 Al- 20 %Si 的性能59-71

    4.2.1 不同混合方式下 Al- 20%Si 的性能59-64

    4.2.2 不同高硅合金混合温度下 Al- 20%Si 的性能64-70

    4.2.3 小结70-71

    4.3 组织中初生硅相与合金性能之间联系探讨71-72

    4.4 本章小结72-74

    结论74-75

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