【摘要】： 電解低鈦鋁合金和電解鋁硅鈦合金是兩種新型工藝生產(chǎn)的鋁合金，對(duì)以二者和純鋁為基本原料制備的應(yīng)用鑄造合金的力學(xué)疲勞性能進(jìn)行綜合的對(duì)比研究，將會(huì)對(duì)客觀評(píng)價(jià)這兩種新材料的性能、在工業(yè)生產(chǎn)上推廣新工藝，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。 文章首先考察了含鈦鋁合金當(dāng)前在工業(yè)上的發(fā)展?fàn)顩r，以及我國(guó)在這方面與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家之間存在的差距，介紹了傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)含鈦鋁合金的局限性，以及兩種新型工藝生產(chǎn)電解含鈦鋁合金的研究進(jìn)展情況，強(qiáng)調(diào)了材料的疲勞性能在現(xiàn)代工程應(yīng)用上的重要性。 為研究鋁合金中所含鈦和電解加鈦方式對(duì)鋁合金疲勞性能的影響，分別利用電解低鈦鋁合金、電解鋁硅鈦合金和純鋁制備成三種鋁硅系合金中重要的常用鑄鋁ZL101A和ZL101，測(cè)試其疲勞性能以及相關(guān)力學(xué)性能，并進(jìn)行對(duì)比研究。微觀組織分析結(jié)果表明，相對(duì)于不含鈦的ZL101，微量的鈦可以使電解低鈦鋁合金制備的ZL101A(AlTi101A)和電解鋁硅鈦合金制備的ZL101A(AST101A)的α(Al)相的晶粒細(xì)化，晶粒大小分布均勻，但對(duì)它們的Si粒子尺寸和形貌影響不大。 以上述三種試驗(yàn)鋁合金為對(duì)象，首先對(duì)比研究了不同的成分和組織對(duì)合金拉伸性能和斷裂韌性的影響。結(jié)果表明，Ti對(duì)晶粒的細(xì)化可以大幅提高試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度、延伸率和斷裂韌性，但對(duì)合金的屈服強(qiáng)度影響不大。AST101A中微量的Fe元素對(duì)合金的彈性模量會(huì)有所影響，對(duì)合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度影響很小，但會(huì)大大降低合金韌性和塑性。 通過(guò)高周疲勞測(cè)試方法研究了AST101A和AlTi101A抵抗疲勞裂紋萌生的性能，，把最大似然法和相關(guān)系數(shù)法結(jié)合起來(lái)處理不完全疲勞壽命數(shù)據(jù)，給出了AST101A的S—N曲線、P—S—N曲線和疲勞極限，討論了加載歷史、缺陷等對(duì)疲勞壽命的影響。 對(duì)比研究了上述三種合金的化學(xué)成分對(duì)微觀組織結(jié)構(gòu)，及其所引起的材料疲 鄭州大學(xué)碩士論文 電解含欽鋁合金的疲勞性能研究 勞裂紋擴(kuò)展性能和疲勞門(mén)檻值的顯著差異。結(jié)果表明，AST101A、AITi101A和 ZL101中51粒子的濃度、大小和形貌對(duì)材料疲勞門(mén)檻值的高低有一定的作用， 脆性的富Fe相是疲勞門(mén)檻值降低的另一個(gè)重要原因。隨著疲勞裂紋擴(kuò)展速率從 近門(mén)檻值區(qū)向Paris區(qū)過(guò)渡，細(xì)小的a(A1)晶粒會(huì)加速疲勞裂紋的擴(kuò)展。三種 試驗(yàn)合金在Paris區(qū)的擴(kuò)展沒(méi)有明顯的差別，表現(xiàn)出裂紋擴(kuò)展速率在Paris區(qū)時(shí)， 疲勞裂紋擴(kuò)展對(duì)微觀組織結(jié)構(gòu)的不敏感性。但隨后的擴(kuò)展會(huì)受富Fe相和si粒子 的大小和形貌的共同影響，致使ASTIOIA的擴(kuò)展速率最大，而AITi101A的最小。 本文較全面地測(cè)試和對(duì)比研究了以電解低欽鋁合金和電解鋁硅欽合金這兩 種新型電解含欽鋁合金為原料制備的鑄造合金ASTIOIA和AITi1OIA的疲勞性能 以及相關(guān)力學(xué)性能。結(jié)果表明，電解低欽鋁合金制備的AITi IOIA具有良好的拉 伸性能、斷裂韌性和抵制裂紋擴(kuò)展的能力，電解鋁硅欽合金中較高含量的Fe降 低了AST 1 01A的疲勞性能以及相關(guān)的力學(xué)性能指標(biāo)，因此降低電解鋁硅欽合金中 的鐵含量，或使合金中的鐵變質(zhì)將會(huì)提高AST101A的疲勞性能和相關(guān)力學(xué)性能。
【圖文】：

鄭州大學(xué)碩士論文電解含欽鋁合金的疲勞性能研究(4)合金鑄件的澆鑄澆鑄模具是如圖2.1[15]所示的金屬型模具。在澆鑄前將模具加熱到200℃左右，在表面涂上ZnOZ，以免鐵元素進(jìn)入鑄件。在澆鑄時(shí)要保持模具溫度在150℃~200℃之間。等鑄件冷卻后，截取鑄件的兩側(cè)的中間位置大約18X36xl6Onnn的長(zhǎng)方形鑄塊，這就是用來(lái)制備試樣的毛坯。2.1.2試驗(yàn)合金的成分分析和熱處理圖2.1澆鑄模具和鑄件在澆鑄鑄件的同時(shí)取樣，用英國(guó)Arun公司生產(chǎn)的Metalscan成分分析儀對(duì)三種合金的成分進(jìn)行分析，試驗(yàn)合金成分的分析結(jié)果如表2.3所示。從中可看到，AST101A除含鐵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于另兩種合金外

鄭州大學(xué)碩士論文電解含欽鋁合金的疲勞性能研究以由純鋁的4000協(xié)m左右降低到300協(xié)m左右，鋁錠的晶粒由粗大的柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶，晶粒尺寸細(xì)化的效果非常明顯。圖2.2給出了分別以電解鋁硅欽合金、電解低欽鋁合金和純鋁為主要原料制備的三種試驗(yàn)合金的宏觀金相照片。為方便起見(jiàn)，把采用電解鋁硅欽合金熔配的ZL101A簡(jiǎn)記作ASTIOIA，電解低欽鋁合金熔配的ZLIOIA簡(jiǎn)記作AITi1OIA以示區(qū)別。從宏觀照片上，我們可以看出，AST101A和AITi10lA的組織之間沒(méi)有很大的差別，但由于AST10lA和AITi101A中含有微量的Ti，它們的組織比ZL101的組織要細(xì)小一些，但ASTIOIA和AITiIOIA中的Ti對(duì)合金細(xì)化效果不再像Ti對(duì)純鋁的細(xì)化那樣明顯
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭毅;鏈篦機(jī)用鋼的熱疲勞行為研究及氧化行為分析[D];江蘇大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2594280