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        快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的顯微組織與力學(xué)性能

        2013-11-16 07:49:58唐鵬鈞何曉磊王興元李沛勇
        航空材料學(xué)報(bào) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:粗化粉末冶金再結(jié)晶

        唐鵬鈞, 何曉磊, 王興元, 李沛勇

        (北京航空材料研究院,北京100095)

        高硅鋁合金由于Si 含量高,通常具有密度低、線膨脹系數(shù)低、彈性模量高和耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn),在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車空調(diào)壓縮機(jī)及航空航天電子封裝等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1~4]。采用鑄錠冶金工藝容易導(dǎo)致Si 相粗大,組織偏析嚴(yán)重,力學(xué)性能難以滿足要求??焖倌坦に囉捎诶鋮s速率快,可以顯著減小晶粒尺寸,細(xì)化Si 相,獲得均勻的顯微組織,改善合金的綜合性能,逐漸成為制備高硅鋁合金的主要方法[3~5]。在熱擠壓及熱處理過(guò)程中,Si 相容易發(fā)生粗化,導(dǎo)致合金力學(xué)性能下降。通過(guò)添加Fe,Ni 等過(guò)渡金屬元素,能夠形成具有良好熱穩(wěn)定性的富Fe,Ni 金屬間化合物。當(dāng)這些金屬間化合物均勻彌散分布在Si 相周圍時(shí),可以有效抑制Si 相粗化,提高合金組織的熱穩(wěn)定性[6~10]。Gomes[7,8]在研究含F(xiàn)e 或Ni 的Al-Si-Cu-Mg 高硅鋁合金時(shí)效過(guò)程及高溫組織粗化速率時(shí)發(fā)現(xiàn),β(AlFeSi),Al3Fe,Al3Ni 和Al3Ni2等金屬間化合物能夠有效降低合金組織的高溫粗化速率并產(chǎn)生彌散強(qiáng)化效果。近幾年有關(guān)含F(xiàn)e,Ni 的Al-Si-Cu-Mg(ASC)高硅鋁合金研究較少,且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,對(duì)該合金性能的要求也越來(lái)越高,故本研究采用快速凝固/粉末冶金工藝制備Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0. 25Fe(ASNC)合金,并對(duì)該合金擠壓態(tài)和T6 態(tài)的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比研究,為初步制備高性能高硅鋁合金材料奠定基礎(chǔ)。

        1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

        本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高硅鋁合金名義成分為Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%,下同),利用氣體霧化法制備合金粉末,霧化介質(zhì)為N2;通過(guò)粉末篩分選取-200 目的合金粉末并裝入鋁包套中。經(jīng)真空除氣后進(jìn)行熱擠壓,制備φ58mm 的擠壓棒材,擠壓溫度為450℃,擠壓比為8.6∶1。最后對(duì)擠壓棒材進(jìn)行T6 熱處理,其工藝參數(shù)為:固溶溫度480℃,固溶時(shí)間1h,室溫水淬后在180℃下人工時(shí)效6h。

        利用Keller 試劑對(duì)機(jī)械研磨拋光后擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金樣品進(jìn)行腐蝕,并在OLYMPUS GX51 金相顯微鏡和QUANTA 600 環(huán)境掃描電子顯微鏡下觀察該合金的顯微組織,其中掃描電子顯微鏡的工作電壓為30kV。利用JEM-2010 透射電子顯微鏡在200kV 的工作電壓下觀察離子減薄后擠壓態(tài)和T6態(tài)合金的晶粒形貌和第二相分布情況。離子減薄所使用的設(shè)備為Gatan Model 691 離子減薄儀,其減薄工藝過(guò)程為:先在加速電壓5kV、離子槍傾斜角±7°條件下減薄1h;然后在加速電壓4kV、離子槍傾斜角±4°條件下減薄0.5h。采用XRD 分析擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的組成相,Cu-Kα衍射,2θ 角范圍為10° ~90°,掃描速率為4°/min。采用阿基米德法測(cè)合金密度,樣品尺寸為10 mm×10 mm×10 mm。利用差熱分析儀和電子萬(wàn)能拉伸機(jī)分別測(cè)試合金的平均線膨脹系數(shù)和力學(xué)性能。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 組成相

        圖1 為快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金的XRD 圖譜(2θ 角范圍:15° ~65°)。結(jié)果顯示,擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的XRD 圖譜基本一致,峰位幾乎完全相同。分析表明,這兩種狀態(tài)合金的主要組成相相同,均由α(Al),β(Si)、Al3Ni,Al3Ni2,Al7Cu4Ni 和Al4Cu2Mg8Si7組成。

        圖1 快 速 凝 固/粉 末 冶 金Al-20Si-7. 5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的XRD 圖譜Fig.1 The X-ray diffraction patterns of Al-20Si-7. 5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M

        Al3Ni 為正交晶體結(jié)構(gòu),屬于Pnma(62)空間群,點(diǎn)陣常數(shù)a = 0. 6598nm,b = 0. 7352nm,c =0.4802 nm。該相通常具有兩種形成途徑[9,10]:一種是直接從過(guò)飽和Al 基體中析出;另一種是通過(guò)氣體霧化時(shí)非平衡凝固過(guò)程中共晶反應(yīng)產(chǎn)生的、具有單斜晶體結(jié)構(gòu)的Al9Ni2亞穩(wěn)相在熱擠壓前預(yù)熱保溫和熱擠壓過(guò)程中轉(zhuǎn)變形成。Al3Ni2具有六方晶體結(jié)構(gòu),屬于P-3m1(164)空間群,點(diǎn)陣常數(shù)a = b =0.4036nm,c =0.4900nm,該相通常含有一定的Cu原子,故常以Al3(CuNi)2的形式存在。Al7Cu4Ni 為菱形晶體結(jié)構(gòu),屬于R-3m(166)空間群,點(diǎn)陣常數(shù)a= b = 0.4105nm,c = 3. 9970nm。研 究 表 明[10],Al3Ni2和Al7Cu4Ni 通常是在410℃時(shí)Cu,Ni 原子從過(guò)飽和Al 基體中析出后形成的極細(xì)小Al-Ni-Cu 金屬間化合物。由于Ni 元素在Al 基體中具有很低的擴(kuò)散系數(shù),導(dǎo)致Cu 原子的擴(kuò)散系數(shù)也大大降低,促使Al3Ni,Al3Ni2和Al7Cu4Ni 相均具有良好的熱穩(wěn)定性,即便在高溫環(huán)境中也不易發(fā)生粗化現(xiàn)象,對(duì)阻礙高溫時(shí)Si 相粗化和提高合金組織熱穩(wěn)定性具有顯著作用。雖然Al3Ni 在300℃以上開(kāi)始發(fā)生軟化,但根據(jù)Orowan 機(jī)制可知,當(dāng)Al3Ni 均勻彌散分布在Al 基體上時(shí),可有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),發(fā)揮彌散強(qiáng)化作用,保證合金具有較高的高溫強(qiáng)度。此時(shí)Al3Ni對(duì)合金強(qiáng)度的影響主要取決于該相的尺寸及相與相之間的距離,而不是該相的自身強(qiáng)度[10]。

        此外,在擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金中還出現(xiàn)四元金屬間化合物Al4Cu2Mg8Si7。該相常在Al-Si-Cu-Mg 合金中出現(xiàn)并具有多種化學(xué)式,但基本都滿足AlxCu2Mg12-xSi7的通式,故統(tǒng)稱Q 相。在該合金中析出Q 相會(huì)降低Al 基體中Cu,Mg 的含量,導(dǎo)致Al2Cu 和Mg2Si 等時(shí)效強(qiáng)化相難以沉淀析出[11]。盡管該相具有較高的分解溫度,但在357℃的含F(xiàn)e 環(huán)境中容易發(fā)生分解,分解后的溶質(zhì)原子可能固溶于過(guò)飽和Al 基體中,也可能直接擴(kuò)散到其他熱穩(wěn)定性更好的金屬間化合物表面進(jìn)行沉淀[12]。因此,在480℃進(jìn)行固溶處理時(shí),Q 相發(fā)生部分溶解,溶質(zhì)原子重新固溶,能夠?yàn)闀r(shí)效析出細(xì)小彌散的沉淀強(qiáng)化相提供條件。

        2.2 顯微組織

        圖2 為擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的金相照片。其中,白色為Al 基體,灰色塊體和顆粒為Si 相,黑色顆粒為金屬間化合物。由于采用了快速凝固/粉末冶金工藝,合金中Si 相并不呈現(xiàn)粗大樹(shù)枝狀,也不存在明顯的聚集現(xiàn)象。在熱擠壓過(guò)程中,原始合金粉末受到強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力,使硬脆Si 相破碎并產(chǎn)生平直界面,故擠壓態(tài)合金的塊狀Si 相大多帶有明顯尖角,其平均尺寸約為2. 4μm,如圖2a。T6 熱處理后,擠壓態(tài)合金中細(xì)小顆粒狀Si 相溶解,粗大塊狀Si 相則不斷長(zhǎng)大,長(zhǎng)大后其平均尺寸約為3.2μm;同時(shí),帶有尖角和平直界面的塊狀Si 相發(fā)生球化現(xiàn)象,即曲率較大的尖角部位溶解,曲率較小的平直部位長(zhǎng)大,如圖2b,說(shuō)明在T6 熱處理過(guò)程中Si 相發(fā)生的長(zhǎng)大和球化現(xiàn)象符合Ostwald 熟化過(guò)程[13]。因此,經(jīng)過(guò)T6 熱處理后,合金中細(xì)小顆粒狀Si 相數(shù)量明顯減少,粗大塊狀Si 相長(zhǎng)大了約38.3%,并趨于等軸狀。

        圖2 快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的金相照片 (a)擠壓態(tài);(b)T6 態(tài)Fig.2 The optical micrographs of Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1 Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M(a)as-extruded;(b)as-T6 treated

        圖3 為擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的SEM 照片。結(jié)果顯示,擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金主要由α(Al)基體、灰色塊狀或顆粒狀Si 相和白色細(xì)小顆粒相組成。其中,白色顆粒相的尺寸細(xì)小,約為0.3 ~0.7μm,難以通過(guò)能譜確定其成分。根據(jù)Zhou[9,10]等人的研究結(jié)果可知,白色顆粒相為Al3Ni 相。該相大多分布在Al 基體上,說(shuō)明Al3Ni 更有可能是由亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變形成的,而非從過(guò)飽和Al 基體中直接析出。同樣,在掃描電鏡下仍可觀察到T6 熱處理后合金中Si 相發(fā)生Ostwald 長(zhǎng)大現(xiàn)象,即T6 態(tài)合金中尺寸細(xì)小顆粒狀Si 相數(shù)量明顯減少,粗大塊狀Si 相發(fā)生球化和長(zhǎng)大。此外,擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金中的Si 相均存在白色邊界。研究表明[9,10],該白色邊界是由極細(xì)小的Al-Ni-Cu 金屬間化合物在熱擠壓前預(yù)熱保溫或熱擠壓過(guò)程中依附在Si 相表面沉淀后產(chǎn)生的,由于該金屬間化合物具有良好的耐熱性,故在擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金中均存在。

        圖3 快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的SEM 照片 (a)擠壓態(tài);(b)T6 態(tài)Fig.3 The SEM micrographs of Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1 Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M(a)as-extruded;(b)as-T6 treated

        圖4 為快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金中Si 相的TEM 照片。結(jié)果顯示,該塊狀Si 相尺寸約為2.5μm,內(nèi)部存在清晰孿晶界。同時(shí),Si 相周圍還觀察到直徑僅為200 ~500nm的細(xì)小顆粒相(如圖4 中“P”所示)。根據(jù)XRD 和SEM 分析結(jié)果,認(rèn)為這些細(xì)小顆粒相為Al-Ni-Cu 金屬間化合物。由于該顆粒相緊緊分布在Si 相周圍,阻斷了Si 原子高溫時(shí)的擴(kuò)散通道,可有效降低Si 相在熱擠壓、熱處理等高溫過(guò)程中的粗化程度,有利于提高合金組織的熱穩(wěn)定性。

        圖4 快 速 凝 固/粉 末 冶 金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金中Si 相的TEM 照片F(xiàn)ig.4 The TEM micrographs of Si phase in Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M

        圖5 為擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的TEM 照片。觀察發(fā)現(xiàn),擠壓態(tài)合金主要由動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織和動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)組成,說(shuō)明在該合金的熱擠壓過(guò)程中動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶共存。由于鋁的堆垛層錯(cuò)能高,容易發(fā)生位錯(cuò)攀移,故有利于動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行,促使異號(hào)位錯(cuò)對(duì)消和劇烈變形的組織發(fā)生多邊形化形成亞晶粒,從而抑制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。另一方面,均勻分布的第二相質(zhì)點(diǎn)會(huì)阻礙動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中位錯(cuò)攀移和多邊形化進(jìn)行,同時(shí)在其周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中,促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒形核。但是,這些第二相質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大也會(huì)產(chǎn)生抑制作用。Zhou[10]分析認(rèn)為,大量金屬間化合物在Al 基體上的不均勻分布是導(dǎo)致擠壓態(tài)合金形成部分回復(fù)和部分再結(jié)晶組織的主要原因,在第二相顆粒聚集區(qū)域,動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶均不能順利進(jìn)行。因此,該擠壓態(tài)合金只能由再結(jié)晶組織和胞狀亞結(jié)構(gòu)組成。

        圖5 快 速 凝 固/粉 末 冶 金Al-20Si-7. 5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金的TEM 顯微組織形貌(a)擠壓態(tài);(b)T6 態(tài)Fig.5 The TEM graphs of Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M(a)as-extruded;(b)as-T6 treated

        T6 熱處理后,合金中亞結(jié)構(gòu)粗化長(zhǎng)大為再結(jié)晶晶粒,形成清晰晶界,如圖5b 所示。與擠壓態(tài)合金相比,T6 態(tài)合金中第二相數(shù)量減少,主要是因?yàn)門6 熱處理過(guò)程中細(xì)小顆粒狀Si 相和Q 相發(fā)生部分溶解。另外,在再結(jié)晶晶界附近可觀察到棒狀第二相,其EDX 分析結(jié)果顯示該相為富Ni,F(xiàn)e 的多元金屬間化合物,如圖6a。由于Q 相在固溶處理過(guò)程中會(huì)發(fā)生部分溶解,形成熱穩(wěn)定性更好的含F(xiàn)e 金屬間化合物,說(shuō)明這些棒狀第二相為固溶處理過(guò)程中產(chǎn)生,故僅在T6 態(tài)合金中出現(xiàn)。觀察發(fā)現(xiàn),該相多分布在晶界附近,起到釘扎晶界、阻礙晶粒粗化長(zhǎng)大的作用,有助于提高合金組織的穩(wěn)定性。此外,在再結(jié)晶晶粒內(nèi)部還可觀察到大量細(xì)小彌散分布的GP 區(qū)。結(jié)合晶內(nèi)的EDX 分析結(jié)果可知,T6 態(tài)合金的再結(jié)晶晶粒內(nèi)部?jī)H含有Al,Cu 合金元素,如圖6b,說(shuō)明晶粒內(nèi)部的GP區(qū)可能是Cu 原子偏聚后形成的。由于Si 相與Al 基體的線膨脹系數(shù)和彈性模量存在顯著差異,導(dǎo)致該合金在淬火過(guò)程中受到強(qiáng)烈熱錯(cuò)配和模量錯(cuò)配作用,故在Si 相界面附近的Al 基體中會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力集中,形成大量位錯(cuò),產(chǎn)生顯著的位錯(cuò)強(qiáng)化效果[8,11]。

        圖6 T6 態(tài)合金的EDX 分析結(jié)果 (a)棒狀第二相;(b)晶粒內(nèi)部Fig.6 The EDX analysis results of T6 treated alloy(a)rodlike phase;(b)intracrystalline

        2.3 物理性能

        快速 凝 固/粉 末 冶 金Al-20Si-7.5 Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的密度和線膨脹系數(shù)測(cè)定結(jié)果表明,該合金 密 度 為2. 715g · cm-3,幾 乎 與 純 鋁 的(2.7g·cm-3)相同。在室溫至130℃之間,合金的平均線膨脹系數(shù)為16 ×10-6℃-1,明顯低于純鋁的24.9 ×10-6℃-1。由于該合金的Si 含量高達(dá)20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),且Si 的密度和線膨脹系數(shù)均明顯低于純鋁,分別為2.34g·cm-3和6.95 ×10-6℃-1;另一方面,合金的密度和線膨脹系數(shù)與Si 相的體積分?jǐn)?shù)符合混合規(guī)則[4],故導(dǎo)致合金的密度與純Al 的相近,且平均線膨脹系數(shù)僅為后者的64.3%。

        2.4 力學(xué)性能

        擠壓態(tài)和T6 態(tài)快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金的力學(xué)性能如表1 所示。經(jīng)過(guò)T6 熱處理后,合金的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別由430MPa 和315MPa 上升至490MPa 和415MPa,硬度也由82.2HRB 提高至91.3HRB。然而,隨著強(qiáng)度的提高,合金伸長(zhǎng)率降低。T6 熱處理后,合金的伸長(zhǎng)率僅為1. 1%。表1 還對(duì)比了Zhou[14]采用快速凝固/粉末冶金工藝制備的ASC合金與本工作研究的ASNC 合金的力學(xué)性能。分析發(fā)現(xiàn),在熱擠壓條件下,ASNC 合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別比ASC 合金的高出了34. 0% 和34.4%。經(jīng)過(guò)T6 熱處理后,ASNC 合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也分別比ASC 合金高出33. 9% 和15.3%。

        表1 快速凝固/粉末冶金高硅鋁合金的力學(xué)性能Table 1 The mechanical properties of high silicon-aluminum alloy prepared by RS P/M

        圖7 為擠壓態(tài)和T6 態(tài)Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金室溫拉伸斷口形貌。其中,擠壓態(tài)和T6態(tài)合金的斷裂面都較平整,與拉伸方向垂直,在該合金的拉伸試樣上也沒(méi)有觀察到明顯頸縮現(xiàn)象,這些特征都與該合金低的伸長(zhǎng)率的特點(diǎn)相符合,說(shuō)明裂紋萌生后迅速擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂,屬于脆性斷裂。另外,整個(gè)斷裂面出現(xiàn)大量Si 相破裂形成的小平面,并很少觀察到韌窩存在,說(shuō)明裂紋沿著Si 相晶粒內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度較弱的晶面擴(kuò)展。

        2.5 強(qiáng)化機(jī)制

        根據(jù)以上力學(xué)性能的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),向ASC 合金中添加過(guò)渡金屬元素Ni 以及利用T6 熱處理工藝可以顯著提高高硅鋁合金的力學(xué)性能。與ASC 合金相比,ASNC 合金中添加Ni 元素,可形成細(xì)小的Al3Ni,Al3Ni2和Al7Cu4Ni 等耐熱強(qiáng)化相。根據(jù)Orowan 機(jī)制可知,當(dāng)這些第二相均勻彌散分布在Al基體上時(shí),有效阻礙塑性變形時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),發(fā)揮彌散強(qiáng)化作用。另一方面,當(dāng)他們分布在Si 相周圍時(shí),還能顯著抑制高溫時(shí)Si 相的粗化,有利于保證合金組織熱穩(wěn)定性。

        圖7 快 速 凝 固/粉 末 冶 金Al-20Si-7. 5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金拉伸斷口SEM 照片(a)擠壓態(tài);(b)T6 態(tài)Fig.7 The SEM fractographs of Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe alloy prepared by RS P/M(a)as-extruded;(b)as-T6 treated

        與擠壓態(tài)合金相比,T6 熱處理對(duì)高硅鋁合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提升作用顯著,其原因可歸結(jié)為T6 熱處理對(duì)合金組織帶來(lái)的一系列改善:①Si相形貌的變化。由于擠壓態(tài)合金中的塊狀Si 相帶有明顯尖角,在外加載荷下容易引起尖角部位產(chǎn)生很高的應(yīng)力集中,從而降低微孔在Si 相與Al 基體界面處形核所需應(yīng)力,導(dǎo)致微孔易于形核并長(zhǎng)大成裂紋[1];經(jīng)T6 熱處理后,合金中Si 相明顯球化,球化后的等軸狀Si 相能夠顯著減輕Si 相與Al 基體之間的應(yīng)力集中,增加了微孔形核所需應(yīng)力,有利于阻礙微孔長(zhǎng)大,從而提高合金強(qiáng)度。②再結(jié)晶晶粒內(nèi)部彌散分布的GP 區(qū)形成。由于再結(jié)晶晶粒內(nèi)部?jī)H存在Al,Cu 合金元素,說(shuō)明固溶處理后Cu 原子固溶于Al 基體中,故在人工時(shí)效過(guò)程中Cu 原子逐漸發(fā)生偏聚,形成大量彌散分布的GP 區(qū),發(fā)揮沉淀強(qiáng)化作用。③位錯(cuò)密度的變化。由于Si 相與Al 基體之間的熱錯(cuò)配和模量錯(cuò)配作用,該合金在淬火過(guò)程中產(chǎn)生了大量位錯(cuò),帶來(lái)位錯(cuò)強(qiáng)化效果。

        3 結(jié)論

        (1)采用快速凝固/粉末冶金工藝制備Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe 合金擠壓棒材并進(jìn)行T6 熱處理,擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金的主要組成相相同,均為α (Al),β (Si),Al3Ni,Al3Ni2,Al7Cu4Ni 和Al4Cu2Mg8Si7。

        (2)擠壓態(tài)合金中Si 相平均尺寸約為2.4μm,且?guī)в忻黠@尖角。經(jīng)T6 熱處理后,合金中尺寸較小的顆粒狀Si 相數(shù)量明顯減少,尺寸較大的塊狀Si 相發(fā)生了粗化和球化現(xiàn)象,粗化后其平均尺寸為3.2μm。

        (3)T6 態(tài)合金的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為490MPa 和415MPa,硬度達(dá)到91.3HRB。

        (4)擠壓態(tài)和T6 態(tài)合金試樣的拉伸斷口平整,屬脆性斷裂,且斷口出現(xiàn)大量由Si 相破裂形成的小平面。

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