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《华南理工大学》 2017年
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新型Al-Ni-Si系铸造铝合金的流动性及阳极氧化特性研究

杨璐  
【摘要】:铸造铝合金因其具有低密度、高比强度以及良好的铸造性能等优点被广泛应用在汽车、航空航天以及3C产品等领域。然而铸造铝合金中由于大量Si相的存在,在其表面进行阳极氧化处理异常困难,使得铸造铝合金在3C产品领域的应用受到了一定的限制。因此,本文以低Si含量的Al-Ni-Si系铸造铝合金为研究对象,研究了Ni、Si和RE元素含量对合金流动性和力学性能的影响,优化出流动性和力学性能都较佳的合金体系,并采用熔体热分析技术对各种元素影响合金流动性的内在机制进行分析;最后探讨了合金中的主加元素Ni对阳极氧化膜层性能的影响。采用螺旋形流动性测试模具测试Al-Ni-Si合金熔体的流动性,结果显示随着Si含量从0 wt.%增加到3 wt.%,Ni含量从2 wt.%增加到6 wt.%,合金流动性增加,而当Ni含量增加到8 wt.%时,流动性出现了轻微下降。经RE变质后,进一步改善了合金的流动性。Ni和Si元素的添加同时也提升了合金的抗拉强度,其中Al-6Ni-3Si合金具有最大的抗拉强度,其值为193.8 MPa。经RE变质后,合金中的α-Al相和Al-Al3Ni共晶相得到了明显的细化,合金的抗拉强度和延伸率进一步提高。采用熔体热分析技术研究了Ni和Si含量对Al-Ni-Si合金凝固行为的影响。通过使用凝固区间、枝晶搭接点以及枝晶搭接温度间隔TP-TDCP等特征温度来分析合金元素影响流动性的内在机制。研究发现:适量的Ni和Si元素的加入会降低液相线温度,使合金的凝固区间变窄,增加枝晶搭接温度间隔TP-TDCP,使枝晶搭接延缓,提升合金的流动性。过量的Ni含量由于在熔体中形成粗大的Al3Ni相会使枝晶迅速搭接,严重地阻碍液相的流动,降低合金的流动性。RE元素的加入细化了晶粒,降低枝晶搭接温度,使枝晶搭接时的固相分数更高,枝晶发生搭接的时间延长,从而改善了合金的流动性。对合金进行阳极氧化,研究了合金中的Ni元素对阳极氧化膜厚度、形貌及耐腐蚀性能的影响。合金经阳极氧化后,合金基体的耐腐蚀性能提升。随着合金中的Ni元素的增加,阳极氧化过程中的稳定电压下降,膜层的厚度逐渐下降。由于合金中的Al3Ni颗粒在阳极氧化过程中会被溶解,导致膜层表面会存在孔洞和裂缝等缺陷,且膜层中的缺陷随着合金中Ni含量的增加而增多。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG292

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