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喷射成形高硅铝合金组织及性能研究

孙晓兵  
【摘要】:高硅铝合金具有低密度、低膨胀性、优越的耐磨性和良好的力学性能,被广泛的应用于汽车及电子行业,硅的含量及存在形态是影响合金性能的重要因素。本文利用喷射成形技术制备高硅铝合金,有效细化基体及第二相,使合金性能得到改善。 与普通铸造相比,喷射成形技术显著改善了合金的组织。喷射成形高硅铝合金初晶硅相皆为细小颗粒,均匀分布于铝基体之上,其尺寸为4-8μm。 喷射成形高硅铝合金高温压缩实验表明,随着应变速率的减小或变形温度的升高,合金压缩流变应力下降,压缩试样表面裂纹具有减少的趋势,但是当变形温度过高时,压缩试样表面裂纹反而增加;经过对比压缩试样形貌,可以得到沉积态合金在450℃,应变速率在0.005s-1-0.01s-1之间时有很好的变形能力。采用双曲正弦函数建立的本构方程能够很好的描述合金的高温流变行为。 喷射成形高硅铝合金经热挤压获得φ20mm棒材,其致密度得到大幅度提高,基本消除了合金中的空隙。挤压后合金组织得到进一步的细化,针状相被挤碎成细小的颗粒状。 对挤压棒材进行固溶和时效处理,最终确定了棒材最佳的热处理工艺:470℃固溶1.5小时,自然时效48小时后,再经120℃24小时的人工时效。热处理后合金的性能得到大幅度提高,其抗拉强度为440.5MPa、延伸率为1.22%。在300℃条件下,抗拉强度为267.4MPa、延伸率为6.42%,合金有很好的高温性能。喷射成形高硅铝合金耐磨性能远好于铸铁材料,随磨损时间增加,高硅铝合金材料磨损量增加平稳缓慢而铸铁磨损量增加比较迅速。


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