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喷射成形高硅铝合金组织及性能研究

作　者: 孙晓兵
导　师: 曹福洋
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 高硅铝合金 喷射成形 热压缩变形 时效
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


高硅铝合金具有低密度、低膨胀性、优越的耐磨性和良好的力学性能,被广泛的应用于汽车及电子行业,硅的含量及存在形态是影响合金性能的重要因素。本文利用喷射成形技术制备高硅铝合金,有效细化基体及第二相,使合金性能得到改善。与普通铸造相比,喷射成形技术显著改善了合金的组织。喷射成形高硅铝合金初晶硅相皆为细小颗粒,均匀分布于铝基体之上,其尺寸为4-8μm。喷射成形高硅铝合金高温压缩实验表明,随着应变速率的减小或变形温度的升高,合金压缩流变应力下降,压缩试样表面裂纹具有减少的趋势,但是当变形温度过高时,压缩试样表面裂纹反而增加;经过对比压缩试样形貌,可以得到沉积态合金在450℃,应变速率在0.005s-1-0.01s-1之间时有很好的变形能力。采用双曲正弦函数建立的本构方程能够很好的描述合金的高温流变行为。喷射成形高硅铝合金经热挤压获得φ20mm棒材,其致密度得到大幅度提高,基本消除了合金中的空隙。挤压后合金组织得到进一步的细化,针状相被挤碎成细小的颗粒状。对挤压棒材进行固溶和时效处理,最终确定了棒材最佳的热处理工艺:470℃固溶1.5小时,自然时效48小时后,再经120℃24小时的人工时效。热处理后合金的性能得到大幅度提高,其抗拉强度为440.5MPa、延伸率为1.22%。在300℃条件下,抗拉强度为267.4MPa、延伸率为6.42%,合金有很好的高温性能。喷射成形高硅铝合金耐磨性能远好于铸铁材料,随磨损时间增加,高硅铝合金材料磨损量增加平稳缓慢而铸铁磨损量增加比较迅速。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 高硅铝合金制备方法的研究进展  8-13
    1.2.1 熔炼铸造  9-10
    1.2.2 快速凝固技术  10-13
  1.3 喷射成形高硅铝合金的研究现状  13-18
    1.3.1 合金元素的影响  13-15
    1.3.2 喷射成形高硅铝合金的致密化  15-16
    1.3.3 喷射成形高硅铝合金的性能  16-18
  1.4 本文选题意义和研究内容  18-20
第2章 材料的制备及实验方法  20-27
  2.1 引言  20
  2.2 合金成分  20-21
  2.3 材料制备及处理  21-23
    2.3.1 沉积锭的制备  21-22
    2.3.2 热模拟实验  22-23
    2.3.3 沉积锭致密化  23
    2.3.4 棒材热处理实验  23
  2.4 材料组织观察及性能测试  23-27
    2.4.1 组织观察  23-24
    2.4.2 材料物相分析  24
    2.4.3 密度测试  24
    2.4.4 硬度测试  24
    2.4.5 拉伸性能  24-25
    2.4.6 热膨胀系数测试  25
    2.4.7 摩擦磨损实验  25-27
第3章 喷射成形高硅铝合金的显微组织分析  27-36
  3.1 引言  27
  3.2 过喷粉末的形貌及组织特征  27-30
  3.3 沉积态高硅铝合金的组织  30-31
  3.4 喷射成形高硅铝合金空隙形成及合金密度  31-33
  3.5 喷射成形高硅铝合金物相分析  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第4章 喷射成形高硅铝合金热变形行为  36-49
  4.1 引言  36
  4.2 高硅铝合金真应力-真应变曲线  36-38
  4.3 合金压缩试样的形貌  38-40
  4.4 沉积态高硅铝合金热激活能及本构方程  40-44
  4.5 沉积态高硅铝合金的致密化  44-45
  4.6 挤压态高硅铝合金的组织分析  45-46
  4.7 挤压态高硅铝合金的物相分析  46-47
  4.8 本章小结  47-49
第5章 喷射成形高硅铝合金热处理及性能  49-61
  5.1 引言  49
  5.2 高硅铝合金热处理工艺确定  49-52
    5.2.1 高硅铝合金固溶处理  49-51
    5.2.2 高硅铝合金时效处理  51-52
  5.3 高硅铝合金热处理态微观组织  52
  5.4 高硅铝合金热处理态物相分析  52-53
  5.5 高硅铝合金热膨胀系数测量  53-54
  5.6 高硅铝合金的耐磨性能  54-56
  5.7 高硅铝合金力学性能及断裂机制  56-59
    5.7.1 高硅铝合金的力学性能  56-57
    5.7.2 高硅铝合金断裂机制及断口分析  57-59
  5.8 本章小结  59-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 铝
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