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AlTi细化剂对Al-Mg_2Si复合材料显微组织与力学性能的影响

姚博  
【摘要】:Al-Mg_2Si复合材料具有低密度,低成本,高比模量,制备工艺比较简单等优点,适用于汽车的发动机缸套等比较轻量化的部件。但是,初生Mg_2Si相在铝基体中一般比较粗大,且带有棱角,严重影响了复合材料的性能。因此,改善初生Mg_2Si相的形貌与尺寸,提高复合材料的力学性能是解决的首要问题。本课题实验是研究AlTi细化剂对Al-Mg_2Si复合材料的显微组织与力学性能的影响。通过添加三种不同AlTi细化剂,观察Al-Mg_2Si复合材料中Mg_2Si相的细化效果,以及Al-Mg_2Si复合材料的力学性能的改善情况,并分析其细化机理。 实验中选用的三种细化剂包括AlTiC、AlTiP和AlTiZr晶粒细化剂,加入量不超过1%。选用的Al-Mg_2Si复合材料为Al-30%Mg_2Si和Al-40%Mg_2Si复合材料。AlTi细化剂加入后,Al-Mg_2Si复合材料显微组织发生变化,Mg_2Si相晶粒尺寸减小,棱角也相对减小,形貌相对圆滑。通过力学性能测试实验,Al-Mg_2Si复合材料的硬度,拉伸强度,均得到不同程度提升。 通过改变三种细化剂不同加入量,进一步研究细化剂Al-Mg_2Si复合材料的显微组织与力学性能的影响,细化剂加入量分别为总量的0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1%。观察发现,Al-Mg_2Si复合材料中的Mg_2Si相的细化效果以及Al-Mg_2Si复合材料的力学性能不是随着AlTi细化剂加入量的增加而提高。当细化剂加入量超过一定量后,Al-Mg_2Si复合材料中Mg_2Si相的细化效果开始降低,其形貌尺寸变的粗大,力学性能也随之降低。因此,在设定的加入范围内,发现当细化剂的加入量为一定时,其细化效果最优,提升Al-Mg_2Si复合材料力学性能最大。通过相关检测与对比实验,从宏观到微观,进一步分析AlTiC、AlTiP和AlTiZr三种晶粒细化剂分别作用Al-Mg_2Si复合材料的细化机理,解释细化剂对Al-Mg_2Si复合材料的细化现象。


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