本文關鍵詞：AlCuFe準晶的制備及其與SiC分別增強ZL101的研究

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【摘要】：Al-Si合金因其良好的鑄造流動性,使得其所制備的鑄件具有致密、耐磨、抗疲勞等優(yōu)點,但因其內(nèi)部初生α-Al的晶粒較為粗大,且會生成影響溶液順利流動的共晶Si割裂組織,這些缺點嚴重影響制備出合金的綜合性能和相應切削性,因此很難被廣泛應用于汽車、航空航天等領域。然而通過對基體合金添加增強顆粒,可以起到細化晶粒且強化合金的作用,傳統(tǒng)方法是應用SiC作為增強相,但是由于SiC顆粒與金屬基體的潤濕性差,且容易與基體界面發(fā)生反應,因此其應用受到了一定程度的限制。但是近年來由于準晶的發(fā)現(xiàn),改變了這一現(xiàn)狀,準晶具有高強度、高硬度、耐熱、耐磨以及高溫穩(wěn)定性,最重要的是準晶與基體潤濕性較好,是一種非常理想的金屬強化相。本文正是利用準晶作為強化相,進行增強ZL101鋁合金,并且與SiC增強ZL101合金做相應比較。本文首先利用常規(guī)鑄造法準備出Al(63+x)Cu_(25-x)Fe_(12)(x=0,1)準晶中間合金,隨后通過適當?shù)臒崽幚砉に嚪桨?促使該合金中準晶I相的成分趨于單一,分析這兩種成分的準晶組織性能異同,并且在第一性原理的幫助下,利用準晶近似相的參數(shù),成功構建了Al64Cu24Fe12準晶“晶胞”的近似結(jié)構,在幾何優(yōu)化成功的前提下,進一步分析所構建的準晶結(jié)構相應性能。其次,將制備出單一成分的準晶制成增強顆粒,進而強化ZL101合金,與SiC作為增強相時作對比。對二者的力學性能、顯微組織以及XRD進行分析。試驗表明:鑄態(tài)Al(63+x)Cu_(25-x)Fe_(12)(x=0,1)準晶中間合金主要包含4種相,分別為:先析出相λ、準晶I相、β相(τ相)和其他微量相。經(jīng)過適當?shù)臒崽幚砗?準晶I相的XRD衍射峰明顯增高,且其類似相與其他雜相顯著減少,準晶相趨于單一;并且根據(jù)分析可知,兩種成分的準晶無論是在金相組織還是XRD分析,二者間并無明顯區(qū)別。再將球磨后不同晶粒度(200目以下,100目-200目,大顆粒)的Al63Cu25Fe12準晶顆粒融入ZL101合金中進行強化,對比分析可知,加入增強相后,ZL101中的初生α-Al顆粒尺寸會減少,起到一定的細化晶粒作用。此外,由于準晶顆粒的加入,片狀或者長條狀的共晶Si被打斷,其尺寸變得比較細小,彌散的分布到晶粒內(nèi)部。晶粒度在100目-200目間的準晶顆粒增強效果最佳,最大抗拉強度為357.26MPa,延伸率為10.16%,硬度為63.6HB。同時,將其與SiC顆粒增強ZL101復合材料進行比較,結(jié)果表明:準晶增強后的綜合性能均優(yōu)于SiC強化后復合材料的性能,與后者相比抗拉強度提高41.9%,延伸率提高25.89%,硬度增加5.1%。且流動性也比SiC增強后的復合材料更佳。根據(jù)宏觀斷口和微觀斷口的綜合分析,準解理斷裂是準晶增強ZL101復合材料主要的斷裂方式。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;O753.3

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