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喷射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg-xMn合金组织与性能的研究

作　者: 李海超
导　师: 康福伟
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 材料学
关键词: 高硅铝合金喷射成形热处理强化机制
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

高硅铝合金具有质轻、耐磨等诸多优异性能，被广泛用作发动机缸套、活塞等材料。随着现代汽车工业的发展，对材料的性能也提出了更高的要求。而高硅铝合金中粗大的硅相是限制其应用的主要因素。本文采用喷射成形技术制备了Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg-xMn系合金。相比普通铸造，喷射成形技术制备的高硅铝合金的组织明显细化，初晶硅的尺寸在2⁸μm之间，第二相小颗粒弥散均匀的分布在基体组织中，合金中没有出现共晶组织。本实验条件下，Mn元素可以将合金中的针状富铁相转化为颗粒状的Al₁₅（Mn,Fe）₃Si₂相，从而有效改善针状相割裂组织对合金性能所造成的不利影响。沉积态合金经热挤压后，大部分孔隙弥合消失，大块的初晶硅被挤碎，合金组织进一步细化。挤压态合金的物相组成与沉积态一致，未产生新的金属间化合物相。采用T6热处理工艺对挤压态合金进行热处理。热处理后初晶硅相形状更加圆整规则，合金沉淀析出的小颗粒第二相粒子明显增多，合金组织的晶粒尺寸没有明显变化。合金的抗拉强度随合金中Mn元素含量的提高而先增后减，Mn/Fe比值达到0.6时合金的力学性能最佳，此时合金的室温抗拉强度为466.4MPa，300℃下抗拉强度为285.6MPa，具有优异的耐热性能。分析合金强化主要原因是合金中存在高体积分数的Al₁₅（Mn,Fe）₃Si₂等弥散相，这些高熔点小颗粒对位错的钉扎作用大大增加了位错运动的阻力，从而提高了合金的强度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 高硅铝合金制备方法的研究进展  10-13
    1.2.1 熔炼铸造  10-11
    1.2.2 快速凝固粉末冶金  11-12
    1.2.3 喷射成形技术  12-13
  1.3 喷射成形高硅铝合金的研究现状  13-14
    1.3.1 合金化研究  13-14
    1.3.2 国内外研究现状  14
  1.4 本论文选题意义及研究内容  14-16
第2章试验材料和试验方法  16-22
  2.1 成分设计  16-17
  2.2 材料的制备及处理  17-20
    2.2.1 中间合金的配制  17-18
    2.2.2 喷射成形沉积坯的制备  18-19
    2.2.3 沉积锭热挤压  19
    2.2.4 棒材热处理  19-20
  2.3 组织观察及性能测试  20-22
    2.3.1 组织观察  20
    2.3.2 物相分析  20
    2.3.3 拉伸性能测试  20
    2.3.4 硬度测试  20-21
    2.3.5 断口分析  21-22
第3章合金过喷粉末的研究  22-27
  3.1 引言  22
  3.2 粉末的尺寸分析和表面形貌  22-24
  3.3 粉末与沉积态组织对比分析  24-26
  3.4 本章小结  26-27
第4章合金显微组织观察分析  27-37
  4.1 沉积态高硅铝合金组织特点  27-29
  4.2 不同Mn含量的合金组织对比分析  29-32
  4.3 沉积锭的热挤压  32-34
  4.4 挤压态合金的显微组织  34-36
  4.5 本章小结  36-37
第5章合金的热处理及力学性能  37-46
  5.1 引言  37
  5.2 热处理工艺参数的确定  37
  5.3 固溶处理对合金组织的影响  37-39
  5.4 合金的时效处理  39-41
    5.4.1 高硅铝合金热处理态微观组织  40-41
  5.5 合金的力学性能  41-42
  5.6 断口形貌分析  42-44
  5.7 本章小结  44-46
结论  46-47
参考文献  47-51
攻读硕士学位期间发表的学术论文  51-52
致谢  52

喷射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg-xMn合金组织与性能的研究

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