Al-Si多元合金中耐熱相演變行為與協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制的研究.pdf

1、本文利用高倍視頻顯微鏡(HSVM)、電子探針(EPMA)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FSEM)、X射線衍射儀(XRD)、差示掃描量熱儀(DSC)、常規(guī)透射電鏡(TEM)，結(jié)合多元相圖分析和Thermo-calc熱力學(xué)模擬計(jì)算，研究了Al-Si多元合金中物相微觀結(jié)構(gòu)演變及其對(duì)合金的高溫強(qiáng)化作用與機(jī)制。系統(tǒng)研究了合金化元素存在形式與合金相演變行為的關(guān)系及其對(duì)合金顯微硬度的影響;探討了Cu、Mg元素對(duì)富Ni耐熱相演變行為的影響和富Mo耐熱相演變行為，同

2、時(shí)分析了這些組織樣本行為對(duì)合金高溫強(qiáng)化作用;提出耐熱相與α-Al協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制?；诖藱C(jī)制，制備一種新型Al-Si多元活塞合金。全文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)Al-Si多元合金中合金相的析出及演變行為研究
　　 通對(duì)研究Al-Si多元活塞合金中合金化元素存在形式和合金相演變行為的關(guān)系及其對(duì)合金顯微硬度的影響，發(fā)現(xiàn)有效控制Si相析出是提高合金綜合性能的重要手段;其次，通過(guò)合金化和合理熱處理工藝來(lái)控制富Cu、Ni、Mg相

3、尺寸、分布，使其沿晶界彌散分布，能有效發(fā)揮合金相的強(qiáng)化作用。
　　 (2)富Cu富Ni相的演變及其高溫強(qiáng)化行為研究
　　 系統(tǒng)研究了富Cu富Ni相演變行為及其對(duì)Al-Si多元活塞合金強(qiáng)化作用與機(jī)制。結(jié)果表明，Cu含量增加促使合金中耐熱相由條帶狀A(yù)l3CuNi相為主共晶組織逐漸演變?yōu)閳F(tuán)聚狀A(yù)l7Cu4Ni相為主多元共晶組織或包共晶組織。這種組織演變促使合金室溫拉伸強(qiáng)度逐漸升高，而350℃拉伸強(qiáng)度則先升高后降低。而Mg含量增

4、加基本不影響合金富Cu富Ni相析出種類和形貌，其高溫強(qiáng)化效果不明顯;但會(huì)促使合金中Mg2Si相體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，導(dǎo)致合金室溫下顯微硬度和拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。
　　 (3)富Mo耐熱相演變及其高溫強(qiáng)化研究
　　 研制出一種Al-Ni-Mo中間合金，解決了元素Mo難于添加到Al-Si多元活塞合金進(jìn)行強(qiáng)化的問(wèn)題;探討了富Mo耐熱相演變行為及對(duì)合金高溫強(qiáng)化行為與機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，添加0.7wt.％Mo能促使活塞合金350

5、℃拉伸強(qiáng)度提高27.6％，與常規(guī)強(qiáng)化元素Mg、Cu和Ni相比，Mo具有更高的高溫強(qiáng)化效率。其高溫強(qiáng)化機(jī)制為:Mo在合金中形成α-Al(Fe，Mo)Si強(qiáng)化相，與富Ni相有機(jī)地結(jié)合形成網(wǎng)狀組織結(jié)構(gòu)，包裹住α-Al晶粒，最終形成封閉和半封閉式復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效地阻止高溫條件下晶界滑移，促使合金350℃拉伸強(qiáng)度得到明顯提高。
　　 (4)Al-Si多元合金中耐熱相與α-Al協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制
　　 Al-Si多元合金α-Al的細(xì)化，

6、促使長(zhǎng)軸狀樹(shù)枝晶轉(zhuǎn)化為近等軸狀，同時(shí)導(dǎo)致二次枝晶之間分布的合金耐熱相聚集粗化。基于活塞合金室溫和高溫?cái)嗔褭C(jī)制差異，這種細(xì)化基體和粗化合金相的組織演變，使合金室溫拉伸強(qiáng)度升高，而高溫拉伸強(qiáng)度有所降低?；诖爽F(xiàn)象，提出了活塞合金中耐熱相及α-Al協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制:適度細(xì)化α-Al，協(xié)調(diào)合金耐熱相分布，促使合金具有良好室溫和高溫強(qiáng)度?；诖藱C(jī)制，制備了一種高溫(350℃)和室溫強(qiáng)度分別達(dá)到103.7MPa和363.9MPa的新型Al-Si多元活塞