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铝硅铁合金半固态成形技术的研究

赵树国  
【摘要】:铝硅铁合金作为一种耐磨并具有一定耐热性的轻质合金材料,具有十分广阔的应用潜力。然而,采用常规铸锭冶金工艺获得的合金力学性能较差,不具备实际应用价值。为此,本文通过研究外界凝固条件、合金化、熔体处理和半固态成形工艺等对Al-17Si-5Fe合金的微观组织和力学性能的影响,设计了合金成分,分析了合金强化机制,开发出铝硅铁合金及半固态成形工艺。 本文研究了Mn、Ti、Re、Cu等合金元素、变质、交流电场、电磁搅拌、熔体保温时间和二次加热等工艺对Al-17Si-5Fe合金微观组织的影响,确定了合金的最终成分,对合金进行了半固态成型,对半固态成形过程中第二相破碎进行理论计算,模拟过程中应力和应变场,用实验对理论计算和模拟结果进行验证,得到了如下研究结果。Al-17Si-5Fe合金中,第二相具有非常高的体积分数,块状初晶β-Si和三元富铁相(Al,Si,Fe)尺寸粗大;共晶组织中含有细长的针片状富铁相和β-Si相;添加合金元素Mn、Ti、Ni后,初晶β-Si和富铁相得到了明显的细化。综合考虑各元素的作用,确定合金最终为Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg-1Ti。 在凝固过程中,对合金熔体施加交流电场,Al-17Si-5Fe-xMn合金中少量的共晶富铁相仍为细长的针片状,大部分共晶富铁相转化为细小的颗粒状,出现局部偏聚的现象。Al-17Si-5Fe-xTi合金通过交流电场作用,共晶组织全部呈细小的颗粒状均匀分布于α-Al基体上。电磁搅拌促进Al-17Si-5Fe-xMn合金中等轴晶的生成,初生富铁相由原来粗厚的片状物转化成比较圆整的块状,共晶组织中铁相主要以较短的针片状存在。 熔体经过不同时间的保温,合金中第二相的形态发生了较大的变化。二次加热处理的合金中第二相形态发生了显著变化。初晶硅和富铁相全部转化为弥散分布的细小块状物。Al-17Si-5Fe-xTi中初晶硅不仅被细化,而且趋向于球形,富铁相转化为短片状。含Ti量为1.5%时细化效果最明显。 经过理论计算和模拟,在半固态成形过程中,塑性应变(ε)和挤压比(μ)与|σ1?σ3|成正比,T与|σ1?σ3|成反比,S1与S3相差越大,|σ1?σ3|就越大。未变形区不发生应变,第二相基本不发生破碎;变形区应变很大,第二相基本都能发生一次破碎,变成小长条状和少量粒状相;慢流动区应变最大,第二相破碎的效果最好,针状或板条状相可以发生多次次破碎,立方形态相的棱角也在此区发生钝化;定径区是最终成形区,应变很小,发生破碎较少。 Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg-1Ti合金在半固态成形后,组织形态发生了显著的变化,粗大的片状和针状初生相消失,尖角钝化,形成较为圆整的近粒状相,尺寸减小;共晶组织变得细小而且均匀,且圆整化。随着挤压比的增大,成型温度的降低,第二相破碎效果越好,分布越均匀。 半固态成形使Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg-1Ti合金的力学性能得到大幅度提高,极限抗拉强度达到了254.2MPa,比铸态提高了130.7 %;伸长率达到了2.2%,比铸态提高了300%。随着挤压比的增加,抗拉强度和伸长率越高。高温干磨擦条件下,合金随着挤压比的增加,失重量越来越小,挤压比为10:1的试样在该条件下加载70min后失重仅为同样条件下的390合金的30.78%。该条件下合金磨损失效形式以黏着磨损和磨粒磨损为主。高温润滑条件下,合金不同挤压比的试样磨损失重量都比较小,挤压比为10:1的试样磨损失重为1.77mg,仅是390合金的3.09%。该条件下磨损表面是较光滑的,没有氧化物和裂纹。


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16 ;2009年中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会征文通知[J];特种铸造及有色合金;2008年09期
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