熱應(yīng)力作用下Al12Si微觀組織及其特性的研究.pdf

1、Al-Si合金是目前應(yīng)用最為廣泛和最重要的工業(yè)合金之一，具有密度和熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)。常規(guī)的鑄造鋁硅合金組織中存在較大的硅相，嚴(yán)重割裂合金基體，降低合金性能。稀土能夠細(xì)化晶粒，改善晶體結(jié)構(gòu)組織，還能夠增強(qiáng)增韌提高合金的抗磨耐高溫性能。目前稀土已經(jīng)廣泛用于鋁硅合金當(dāng)中，關(guān)于稀土耐熱相的組織形態(tài)和分布特點(diǎn)及熱處理工藝對(duì)稀土耐熱相的影響將成為今后研究的重點(diǎn)。
　　本課題選

2、擇近共晶Al12Si合金作為研究對(duì)象。制備不同稀土含量的合金試樣，使用自行設(shè)計(jì)的機(jī)械應(yīng)力施加裝置對(duì)加工好的試樣施加3MPa，5MPa和8MPa的應(yīng)力，將加力裝置連同試樣放入電阻爐中分別進(jìn)行100℃，200℃和300℃保溫10h的處理。拍攝金相顯微照片，進(jìn)行維氏硬度和布氏硬度的測(cè)試，觀察分析稀土含量及機(jī)械熱應(yīng)力對(duì)Al12Si合金組織形貌和性能的影響。最后，通過(guò)建立合適的物理幾何模型，設(shè)置合理的邊界條件和初始條件，利用ANSYS分析模擬了鑄

3、件機(jī)械熱應(yīng)力的施加過(guò)程及其應(yīng)力應(yīng)變變化情況。
　　本論文研究表明：
　　1.當(dāng)RE含量低于合金總量的3％時(shí)，RE對(duì)Al12Si合金具有變質(zhì)作用；當(dāng)RE含量超過(guò)3%后，RE變質(zhì)效果基本消失，基體中出現(xiàn)了白色富稀土相。
　　2.機(jī)械熱應(yīng)力能夠使組織中粗大的第二相內(nèi)部萌生出微裂紋，甚至發(fā)生破碎。同時(shí)基體內(nèi)析出了大量細(xì)小的沉淀相。隨著機(jī)械應(yīng)力及保溫溫度的升高，沉淀相數(shù)量增多，尺寸減小，分布更加均勻。
　　3. Al12S

4、i合金硬度隨著RE含量的增加大體呈上升趨勢(shì)。機(jī)械應(yīng)力對(duì)合金第二相組織和基體組織的影響不同，第二相組織的維氏硬度在3MPa時(shí)最大，基體組織的維氏硬度在5MPa時(shí)最大；布氏硬度在8MPa時(shí)達(dá)到最大。保溫溫度在200℃時(shí)，第二相組織的維氏硬度達(dá)到最大；基體組織的維氏硬度隨著保溫溫度的升高不斷降低；合金的布氏硬度在100℃時(shí)最大，出現(xiàn)了硬化現(xiàn)象，之后隨著溫度的升高布氏硬度逐漸下降，出現(xiàn)軟化現(xiàn)象
　　4.通過(guò)對(duì)試樣應(yīng)力應(yīng)變的模擬分析，發(fā)現(xiàn)鑄