本文關鍵詞：Al-Cu-Fe準晶的制備及在ZL101中的應用

  更多相關文章： Al-Cu-Fe準晶 熱處理 ZL101 常規(guī)鑄造 力學性能 微觀組織

【摘要】：鑄造Al-Si合金有著非常好的鑄造性能，如：流動性比較好，收縮率小，鑄件致密和耐磨性好，在鑄造鋁合金中應用最為廣泛。然而通過常規(guī)鑄造法得到的合金中，初晶硅十分粗大，這降低了鋁合金的綜合性能。目前，通過向Al-Si合金中添加第二相，來改變鋁硅合金中Si相的形態(tài)。Al-Cu-Fe準晶顆粒具有高的硬度、高的耐磨性，且和鋁合金基體的潤濕性好。因此非常適合作為Al-Si合金的強化相。本文中，為了改善Al-Si合金的性能，將Al-Cu-Fe準晶加入ZL101合金中。這樣一方面可以制備高性能的鋁基復合材料，另一方面也能為準晶的研究提供一定的實驗基礎。 本文中，通過常規(guī)鑄造的方法制備了Al63Cu25Fe12和Al60Cu25Fe12Si3準晶中間合金，對它們的微觀結構和相的組成進行分析。并研究熱處理對準晶相形成的影響。選取一種最佳的Al-Cu-Fe準晶成分作為Al-Si合金的強化相。將選擇的準晶顆粒進行球磨處理，以此來獲得75-150μm的準晶顆粒。然后將準晶顆粒加入ZL101合金中，研究準晶加入量、澆注溫度和熱處理工藝對Al60Cu25Fe12Si3顆粒增強ZL101復合材料微觀組織和性能的影響。 試驗表明：鑄態(tài)Al63Cu25Fe12和Al60Cu25Fe12Si3準晶中間合金在凝固的過程中主要生成了4種不同的相：λ相、準晶I相、β相（τ相）和其他微量相。經(jīng)過熱處理后，β相衍射峰強度明顯降低，與Al63Cu25Fe12相比，Al60Cu25Fe12Si3合金中大部分β相轉變?yōu)镮相，且其他雜相較少，因此選擇Al60Cu25Fe12Si3準晶作為Al-Si合金的強化相。 Al60Cu25Fe12Si3準晶顆粒加入ZL101合金后，初生-Al的尺寸減少，且它的一次枝晶變細，二次枝晶的間距變小，其形態(tài)開始轉變?yōu)樗N薇狀。另外片狀或者長條狀的共晶Si被打斷，其尺寸變得比較細小。隨著準晶加入的含量的增多，-Al和共晶Si會進一步細化。 準晶的加入的質量分數(shù)分別為1%、2.5%和4%，當澆注溫度一定時（680℃、700℃或者720℃），隨著加入含量的增多，復合材料的抗拉強度、硬度和伸長率有著較為明顯的提升。當澆注溫度為700℃，Al60Cu25Fe12Si3準晶顆粒加入量為4%時，復合材料的性能最佳。其抗拉強度、硬度和伸長率分別為245MPa、69.6HB和4.1%。與ZL101相比分別提高了34.6%、35.9%和28.1%。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。 本文中熱處理的工藝為：固溶535℃±5℃/8h，65℃水淬后，時效溫度為170℃±5℃，時間為6h、8h和10h。由于共晶Si在熱處理的過程中完成了熔斷和�；碾A段，所以熱處理后，共晶Si的形貌有了明顯的改善，大部分共晶Si已經(jīng)粒化。 此外熱處理后，復合材料的力學性能有了較為明顯的提高。隨著時效保溫時間的增加，，其抗拉強度和硬度也會有一定的增加，但其塑性有所降低。當時效溫度為10h時，抗拉強度、硬度和伸長率分別為302MPa、103.6HB和5.5%，與鑄態(tài)復合材料相比，分別提高了：23.3%、48.9%和34.1%。
【關鍵詞】：Al-Cu-Fe準晶 熱處理 ZL101 常規(guī)鑄造 力學性能 微觀組織
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 鋁和鋁合金概述11-13
• 1.1.1 鋁及鋁合金的性質11
• 1.1.2 Al-Si 合金的應用現(xiàn)狀11-13
• 1.2 準晶材料的發(fā)現(xiàn)與研究13-15
• 1.2.1 準晶的發(fā)現(xiàn)13-14
• 1.2.2 準晶的分類14
• 1.2.3 準晶的制備14-15
• 1.3 Al-Cu-Fe 準晶材料的研究15-17
• 1.3.1 Al-Cu-Fe 準晶的相與成分15-16
• 1.3.2 Al-Cu-Fe 準晶的性能16-17
• 1.4 準晶材料的應用17-18
• 1.5 準晶增強鋁基復合材料的研究進展18-23
• 1.5.1 準晶增強鋁基復合材料的強化機制18-20
• 1.5.2 準晶增強鋁基復合材料的研究進展20-23
• 1.6 課題的研究意義、目的和內(nèi)容23-24
• 1.6.1 課題的研究意義和目的23
• 1.6.2 課題的研究內(nèi)容23-24
• 2 實驗方案和研究方法24-31
• 2.1 合金的選取24-25
• 2.1.1 基體合金的選取24-25
• 2.1.2 增強相 Al-Cu-Fe 系合金成分的選擇25
• 2.2 實驗方案25-26
• 2.3 實驗的主要設備和測試方法26-31
• 2.3.1 AlCuFe 系準晶的主要實驗設備和測試方法26-28
• 2.3.2 復合材料的主要實驗設備和測試方法28-31
• 3 鑄態(tài) Al-Cu-Fe 系準晶的制備及微觀結構分析31-41
• 3.1 Al-Cu-Fe 系準晶成分的確定31-32
• 3.2 Al-Cu-Fe 系合金的制備32-35
• 3.3 鑄態(tài) Al-Cu-Fe 系合金微觀組織的分析35-38
• 3.4 鑄態(tài) Al-Cu-Fe 系合金 X 衍射分析38-39
• 3.5 熱處理對 Al-Cu-Fe 系準晶相形成的影響39-40
• 3.6 本章小結40-41
• 4 (Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)p/ZL101 復合材料的組織和性能41-56
• 4.1 復合材料制備工藝的研究41-42
• 4.1.1 準晶加入溫度的研究41-42
• 4.1.2 準晶顆粒加入位置和攪拌位置的確定42
• 4.2 復合材料的制備42-44
• 4.2.1 增強相顆粒的預處理42-43
• 4.2.2 復合材料的制備43-44
• 4.3 ZL101 的顯微組織和力學性能44-46
• 4.4 加入 Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)顆粒對 ZL101 復合材料的影響46-47
• 4.5 顆粒含量（Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）p/ZL101 鋁基復合材料微觀組織的影響47-49
• 4.6 顆粒含量對（Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）p/ZL101 鋁基復合材料力學性能的影響49-51
• 4.7 （Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）p/ZL101 鋁基復合材料斷口分析51-54
• 4.8 復合材料的強化機理54-55
• 4.9 本章小結55-56
• 5 熱處理對(Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3))p/ZL101 復合材料組織和性能的影響56-61
• 5.1 （Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）/ZL101 復合材料的熱處理工藝56-57
• 5.2 熱處理對（Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）/ZL101 復合材料組織的影響57-58
• 5.3 熱處理對復合材料力學性能的影響58
• 5.4 熱處理對（Al_(60)Cu_(25)Fe_(12)Si_3)）/ZL101 復合材料斷口形貌的影響58-59
• 5.5 熱處理的強化機理59-60
• 5.6 本章小結60-61
• 結論61-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果68-69
• 致謝69-70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李志強,徐洲,李小平,王碩;準晶材料的應用研究進展[J];材料導報;2002年02期

2 黃勁松,劉詠,杜勇,劉祖銘,郭晟,黃伯云;鋁基準晶的研究進展[J];材料工程;2005年03期

3 王玲玲,黃維清,鄧輝球,李小凡,唐黎明,趙立華;準晶合金形成規(guī)律的探討[J];稀有金屬材料與工程;2003年11期

4 董闖;準晶材料的形成機制、性能及應用前景[J];材料研究學報;1994年06期

5 肖華星;引人注目的新材料——準晶材料Ⅳ:準晶的性能及應用[J];常州工學院學報;2005年01期

6 趙東山,王仁卉,桂嘉年,沈寧福,瞿文榜,郭新勇,吳志申,張治軍,孫麗虹;Al-Cu-Fe系初生準晶相凝固過程的電子顯微分析[J];電子顯微學報;2002年04期

7 樊建中,姚忠凱,杜善義,王磊,楊改英,郭宏,李義春,張少明,石力開;SiC顆粒增強金屬基復合材料彈性模量與界面結合狀況關系研究[J];復合材料學報;1998年02期

8 鄧輝球,趙立華,黃維清,胡望宇,王玲玲;準晶薄膜與涂層的制備、性能和應用[J];功能材料;2001年02期

9 陳劍鋒,武高輝,孫東立,姜龍濤;金屬基復合材料的強化機制[J];航空材料學報;2002年02期

10 齊育紅,張占平,黑祖昆,馬永慶,劉德良;熱處理工藝對Al_(65)Cu_(20)Cr_(15)準晶顆粒/Al基復合材料組織與性能的影響[J];材料熱處理學報;2005年05期

本文編號：964799