微合金化對(duì)全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)高強(qiáng)度鑄造Al-Si合金性能和組織的影響.pdf

1、汽車工業(yè)正朝著輕量化、高速、舒適、節(jié)能、低排放的方向發(fā)展，越來越多的汽車采用高性能的鋁合金替代鋼、鐵等傳統(tǒng)材料。使用全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)可顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車的性能，還可使發(fā)動(dòng)機(jī)的重量減輕。本課題通過對(duì)鑄造Al-Si合金進(jìn)行微合金化，分析了含微量元素Ni、Cr、Zn對(duì)合金的力學(xué)性能和顯微組織的影響，進(jìn)一步提高了以Al-7.5Si-3.5Cu-0.35Mg為基體的鑄造Al-Si合金的綜合性能。
　　 在基體合金中分別添加微量元素Ni、Cr、

2、Zn以考察它們對(duì)力學(xué)性能和微觀組織的影響。實(shí)驗(yàn)表明：(1)當(dāng)Ni的添加量在0.01％～0.03％(wt％)范圍內(nèi)時(shí)，隨Ni含量的增加，合金的拉伸強(qiáng)度有顯著提高而延伸率無顯著變化，0.03％Ni的加入生成了一種含微量Ni的光亮片狀或網(wǎng)狀的復(fù)雜θ相，能減少針狀或片狀含F(xiàn)e的割裂相，提高合金的強(qiáng)度。(2)當(dāng)Cr含量0.03％和0.045％時(shí)，合金的拉伸強(qiáng)度和延伸率都較高，添加Cr后生成灰白色短棒狀或小片狀的π相能部分取代針狀、片狀等含F(xiàn)e混雜

3、相，減少對(duì)合金的割裂作用。(3)Zn含量在0.15％時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，而延伸率隨著Zn含量的增加始終降低，Zn是以固溶體而并非相的形式比較均勻的分布在基體組織中。
　　 經(jīng)正交試驗(yàn)，利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)值y*作為合金綜合力學(xué)性能的評(píng)價(jià)值，分析表明Cr對(duì)試驗(yàn)合金的綜合力學(xué)性能影響最大，依次是Ni和Zn，最優(yōu)配比為Ni0.02Cr0.03Zn0.2，此配比下合金的拉伸強(qiáng)度σb達(dá)到233.51MPa，延伸率δ為2.46％。在505℃固溶

4、6h+170℃時(shí)效8h的熱處理工藝下，優(yōu)化合金的拉伸強(qiáng)度高達(dá)374.8MPa。通過建立Ni、Cr和Zn3種元素影響合金綜合力學(xué)性能的擬合曲線，得出3種元素各自含量的最優(yōu)取值范圍分別為：Ni為0.018％～0.022％，Cr為0.028％～0.032％，Zn為0.18％～0.22％。優(yōu)化后合金SEM組織和能譜分析表明，新生成的含微量Ni、Cr、Zn的短棒狀或粒狀的復(fù)雜灰白色ω相，能中和Fe的有害作用，對(duì)合金基體有一定的釘扎強(qiáng)化作用，還可以

5、誘發(fā)Al2Cu相在其周圍形核，提高合金的強(qiáng)度。
　　 熱處理?xiàng)l件下，添加微量元素新生成的相都趨于圓整、均勻及彌散分布。Al2Cu相在固溶處理時(shí)溶入α固溶體中，時(shí)效過程中析出，使合金強(qiáng)化。其中添加Cr形成的相大部分都溶解到α(Al)中，析出富Cr的π’相為彌散質(zhì)點(diǎn)相，起到一定的彌散強(qiáng)化作用；Zn主要是以固溶體的形式存在于合金當(dāng)中，能促進(jìn)Al2Cu相的彌散化分布。
　　 通過電磁懸浮熔煉與普通熔煉的對(duì)比可以得出，電磁懸浮熔煉