Al-Si-(Mg)合金熱處理對(duì)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的影響.pdf

1、Al-Si-(Mg)合金以其優(yōu)良的鑄造性能，高的比強(qiáng)度和優(yōu)良的腐蝕性能而廣泛應(yīng)用于汽車和航空工業(yè)等領(lǐng)域，其鑄件通常經(jīng)過熱處理來使合金獲得好的強(qiáng)度和延伸率。本文主要研究不同的熱處理工藝對(duì)Al-Si-(Mg)合金的微觀結(jié)構(gòu)演變和力學(xué)性能的影響，共分為四個(gè)部分。第一部分主要研究Al-7Si合金熱處理過程中的顯微結(jié)構(gòu)演變;第二部分旨在研究Al-7Si-0.3Mg(A356)合金固溶處理對(duì)人工時(shí)效的影響;第三部分主要研究半連續(xù)鑄造Al-12Si-

2、0.8Mg合金中共晶組織形核和生長及硅相球化特征;最后一部分主要研究Al-12Si-0.8Mg合金自然時(shí)效對(duì)后續(xù)人工時(shí)效的影響。主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)隨著Al-7Si合金固溶時(shí)間的延長，硅顆粒的形態(tài)由樹枝狀逐漸變成橢球狀和球狀;時(shí)效過程中，溶入α-Al基體中的硅原子會(huì)在鋁基體中聚集，形核并形成沿鋁基體{111}面生長的硅析出相，同時(shí)還會(huì)在硅顆粒上析出硅的納米孿晶，這些納米孿晶會(huì)隨著時(shí)效時(shí)間的延長不斷長大。硅的孿晶殼層

3、中存在大量孿晶和其他類型的缺陷，除了常見的SiΣ3(111)孿晶外，觀察到的孿晶類型還包括多重孿晶，如五重孿晶。
　　 (2) Al-7Si-0.3Mg(A356)鑄造合金中不可避免的存在孔洞等缺陷，這使長時(shí)間的固溶處理對(duì)后續(xù)人工時(shí)效造成負(fù)面效應(yīng)。利用元素線掃描準(zhǔn)原位觀察得知在對(duì)合金固溶處理時(shí)，除了硅顆粒發(fā)生球化外，孔洞和鋁基體界面處發(fā)生了Mg元素的富集。長時(shí)間固溶處理的樣品中存在MgO納米顆粒，這與固溶處理過程中Mg元素在孔洞

4、處富集有關(guān)。因此在后續(xù)時(shí)效過程中用于形成Mg-Si強(qiáng)化相（主要是β"相）的Mg元素含量減少，從而造成時(shí)效硬化能力下降。
　　 (3)Al-12Si-0.8Mg半連續(xù)鑄件中，共晶胞內(nèi)的鋁和硅取向一致，但與初生鋁的取向沒有特定關(guān)系。這證明共晶組織在凝固過程中是獨(dú)立于初生鋁形核的。長時(shí)間固溶處理后，具有小角度差異的共晶鋁相變成同一取向，共晶鋁晶粒的數(shù)量減少而尺寸不斷增大。另外，部分硅顆粒的內(nèi)部出現(xiàn)兩個(gè)具有孿晶關(guān)系的取向，而有同樣取向的

5、兩個(gè)硅顆粒與之間的共晶鋁的具有孿晶關(guān)系的現(xiàn)象也普遍存在。
　　 (4)Al-12Si-0.8Mg合金人工時(shí)效峰值狀態(tài)析出相均為pre-β"相，而在過時(shí)效狀態(tài)大部分的析出相是粗化的β"相，另外還有少量U2、B'和板條狀富硅相生成。自然時(shí)效引起的負(fù)面效應(yīng)只存在于后續(xù)人工時(shí)效早期(30分鐘內(nèi))，之后時(shí)效硬度恢復(fù)到和單級(jí)人工時(shí)效一致。透射電鏡觀察顯示，經(jīng)過自然時(shí)效的樣品人工時(shí)效30分鐘和峰值時(shí)與未經(jīng)過自然時(shí)效的樣品相比，析出相尺寸更大但