亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Ti系細(xì)化劑及T6熱處理對(duì)Al-Si-Mg合金組織與力學(xué)性能的影響

        2022-09-17 05:44:28李應(yīng)新陸雨晨梁霄鵬鄒思敏李慧中
        湖南有色金屬 2022年4期
        關(guān)鍵詞:枝晶鑄態(tài)共晶

        李應(yīng)新,陸雨晨,梁霄鵬,鄒思敏,李慧中

        (1.株洲瑞德?tīng)栔悄苎b備有限公司,湖南 株洲 412000;2.中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410083)

        Al-Si鑄造合金由于具有良好的鑄造性能和力學(xué)性能,且成本低廉和工藝簡(jiǎn)單,被廣泛用于通訊基站的散熱殼體、大功率LED燈、汽車(chē)零部件和電子封裝材料等領(lǐng)域[1,2]。亞共晶Al-Si鑄造合金內(nèi)部的α-Al枝晶、共晶硅的形態(tài)、晶粒尺寸和二次枝晶間距(SDAS)等組織形貌都對(duì)合金的力學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響[3]。近年來(lái),人們通過(guò)改進(jìn)鑄造工藝,使用細(xì)化劑,添加變質(zhì)劑和加入其它合金元素等方式優(yōu)化Al-Si鑄造合金的組織,以提升合金的綜合性能。

        向Al-Si鑄造合金中加入Mg和Cu,熱處理后產(chǎn)生細(xì)小的β-Mg2Si、θ-Al2Cu和Q-Al5Cu2Mg8Si6等相提高合金的力學(xué)性能[4]。鑄錠中常見(jiàn)的有害元素Fe,被認(rèn)為通過(guò)形成富鐵的脆性相,尤其是針狀β-Al5FeSi,增加合金凝固時(shí)的孔隙等缺陷,降低合金的力學(xué)性能[5]。Al-Si鑄造合金一般會(huì)添加Sr、Na和稀土元素La、Sc與Eu等作為變質(zhì)劑,使粗大的針片狀共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槎汤w維狀,減少硅粒子的尖端應(yīng)力集中,增加合金的力學(xué)性能[6]。Jung B I等人[7]研究表明,添加超過(guò)50μg/g Sr對(duì)共晶Si有較好的改性效果,但α-Al相的平均尺寸隨著Sr添加量的增加而增大。Hengcheng Liao和Guoxiong Sun[8]發(fā)現(xiàn)在Al-Si合金中,超出一定限度的Sr和B相互發(fā)生反應(yīng),降低兩者的作用。除此之外,Sr還會(huì)增加合金的氣孔數(shù)量和孔隙度,從而降低了合金的力學(xué)性能[9]。

        相比于粗大的柱狀α-Al枝晶,細(xì)小等軸的α-Al枝晶使合金具有均勻和優(yōu)良的力學(xué)性能,便于進(jìn)一步的加工[10,11]。在熔煉時(shí)加入晶粒細(xì)化劑,特別是Al-Ti-B和Al-Ti-C三元中間合金,對(duì)鋁合金的晶粒進(jìn)行細(xì)化,已經(jīng)成為一種在工業(yè)生產(chǎn)中很常見(jiàn)的現(xiàn)象。在熔體中添加細(xì)化劑,可以改善鑄造過(guò)程熔體的流動(dòng)性,有助于改善充型和補(bǔ)縮,減少鑄造產(chǎn)品的缺陷,對(duì)合金的力學(xué)性能有著顯著的提升。相比于Al-Ti-B細(xì)化劑中的TiB2細(xì)化相,Al-Ti-C細(xì)化劑中的細(xì)化相TiC顆粒更小,不易發(fā)生團(tuán)聚和與其它元素發(fā)生中毒[12]。

        在Al-Si合金中同時(shí)添加細(xì)化劑和變質(zhì)劑的聯(lián)合效果逐漸引起研究人員的關(guān)注,研究人員希望通過(guò)這種方式對(duì)α-Al枝晶和共晶硅進(jìn)行細(xì)化與改性。目前大多數(shù)的研究集中在細(xì)化劑和變質(zhì)劑對(duì)合金組織的影響機(jī)理,而熱處理和不同種類(lèi)的細(xì)化變質(zhì)劑對(duì)合金組織影響的研究相對(duì)較少。本文研究了含Ti細(xì)化劑Al-Ti、Al-Ti-B、Al-Ti-C對(duì)含Sr的Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu合金組織和力學(xué)性能的影響。

        1 試驗(yàn)材料和方法

        1.1 材料制備

        Al-8Si-0.6Mg-0.1Cu合金以工業(yè)純鋁(>99.7%)、工業(yè)純鎂(>99.9%)、Al-20%Si中間合金、Al-50%Cu中間合金、商業(yè)晶粒細(xì)化劑Al-10Ti、Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C及變質(zhì)劑Al-10Sr為原料制備。四組種合金的名義成分見(jiàn)表1,其中合金1未添加鈦系細(xì)化劑,合金2加入了Al-Ti細(xì)化劑,合金3加入了Al-Ti-B細(xì)化劑,合金4加入了Al-Ti-C細(xì)化劑,三種加入細(xì)化劑的合金加入細(xì)化劑的含量均為0.2%。熔煉試驗(yàn)在坩堝電阻爐中完成,具體過(guò)程為:首先在爐中放入配置好的工業(yè)純鋁及Al-20%Si中間合金,并加入覆蓋劑;將坩堝電阻爐升溫至800℃并保溫,直至原料完全熔化。溫度降至7 5 0℃后加入工業(yè)純鎂、中間合金Al-50%Cu、含鈦細(xì)化劑及變質(zhì)劑Al-10Sr,經(jīng)除氣除渣后將熔體于700℃澆注到經(jīng)預(yù)熱后的200℃鐵模中,獲得四組合金錠。

        表1 四組合金的名義成分 %

        1.2 顯微組織表征和性能測(cè)試

        鑄態(tài)樣品經(jīng)400#、800#、1 200#和2 000#砂紙打磨后,依次使用W1.5和W0.5金剛石拋光膏拋光后,用Keller試劑腐蝕10~15 s,采用4XC-Ⅱ金相顯微鏡及Sirion 200場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察微觀組織結(jié)構(gòu)。為評(píng)估晶粒細(xì)化效果,采用20%NaOH腐蝕樣品5 min以觀察宏觀晶粒大小,并采用HP Laser Jet M1005 MFP激光掃描儀進(jìn)行拍攝。通過(guò)Image Pro-Plus對(duì)金相照片的二次枝晶間距和宏觀晶粒大小進(jìn)行測(cè)量,并對(duì)掃描電鏡照片的鑄態(tài)及熱處理后硅顆粒形貌進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)鑄態(tài)下的樣品進(jìn)行熱處理,以提高金屬的性能。合金的T6熱處理制度為:520℃/4 h(固溶)+180℃/7 h(人工時(shí)效),固溶和時(shí)效結(jié)束后均采用冷水淬火冷卻。各組樣品的室溫力學(xué)性能測(cè)試在MTS-810材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,拉伸速率為1 mm/min。采用Sirion 200場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)拉伸斷口進(jìn)行觀察。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 Ti系細(xì)化劑對(duì)Al-Si-Mg合金組織的影響

        四組合金的鑄態(tài)金相組織如圖1所示,由圖1可見(jiàn),合金主要由初生的白色α-Al枝晶和不同形貌的黑色共晶硅組成。為了解細(xì)化劑對(duì)α-Al二次枝晶間距的影響,利用Image Pro-Plus對(duì)二次枝晶間距進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量結(jié)果如圖2所示。合金1的二次枝晶間距為19.68μm,而合金2、合金3和合金4的二次枝晶間距分別為16.26μm、16.5μm和16.38 μm,較未細(xì)化的合金1分別減小了17.3%、16.1%和16.8%。在加入變質(zhì)劑后進(jìn)一步加入細(xì)化劑,會(huì)縮小合金的二次枝晶間距,且三種細(xì)化劑對(duì)變質(zhì)后的合金二次枝晶間距減小程度接近。

        圖1 四組合金的鑄態(tài)金相組織

        圖2 四組合金的二次枝晶間距

        四組合金的鑄態(tài)晶粒尺寸及宏觀金相統(tǒng)計(jì)圖如圖3所示。合金1的鑄錠表面邊緣存在部分柱狀晶,而中心處則存在不均勻的粗大晶粒,晶粒的平均尺寸約為1 135.2μm。加入細(xì)化劑后的合金晶粒由柱狀枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶,晶粒尺寸減小,分別為267.1μm、208.9μm和220.7μm。Ti系細(xì)化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的細(xì)化效果,其中Al-5Ti-1B細(xì)化效果最為顯著。

        圖3 四組合金的鑄態(tài)宏觀金相及晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)

        表2為4種合金在鑄態(tài)下硅顆粒的形貌特征。從表2可知,合金3相比于其它合金中的針片狀的共晶硅,粒子面積和長(zhǎng)度更大,而且縱橫比和圓度也更差。鑄態(tài)下,添加Al-Ti細(xì)化劑的合金2對(duì)硅顆粒的形狀略有影響。經(jīng)過(guò)Al-Ti-C細(xì)化劑和Sr元素的復(fù)合添加后的合金4,硅顆粒的形貌特征相比于只添加Sr的合金1均有不同程度的改善。

        表2 鑄態(tài)合金中硅顆粒的形貌特征

        2.2 T6熱處理對(duì)Al-Si-Mg合金組織的影響

        熱處理后合金的宏觀金相及晶粒尺寸如圖4所示。對(duì)比圖4中鑄態(tài)的晶粒尺寸,熱處理后,四種合金的晶粒發(fā)生顯著長(zhǎng)大。四種合金晶粒尺寸分別為1 287.4μm、441μm、329.4μm和351.3μm。

        圖4 四組合金的T6態(tài)宏觀金相及晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)

        為了探究熱處理前后共晶硅形貌的變化,使用Image Pro Plus對(duì)熱處理后四組合金SEM照片進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。經(jīng)過(guò)T6熱處理后,四種合金經(jīng)熱處理后的硅顆粒發(fā)生球化,縱橫比和圓度得到提高。與此同時(shí),共晶硅發(fā)生粗化,單個(gè)粒子的面積變大。

        表3 T6態(tài)合金中硅顆粒的形貌特征

        2.3 Ti系細(xì)化劑及T6熱處理對(duì)Al-Si-Mg合金力學(xué)性能的影響

        四種合金的鑄態(tài)力學(xué)性能如圖5所示。合金1的抗拉強(qiáng)度為191 MPa,延伸率為7.5%。

        圖5 四組合金的鑄態(tài)力學(xué)性能

        添加Al-Ti和Al-Ti-C細(xì)化劑后,合金的抗拉強(qiáng)度分別增加到207 MPa和220 MPa,延伸率分別增加到7.1%和9.3%。但添加Al-Ti-B后,合金抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率顯著下降,分別為183 MPa和5.8%。晶粒細(xì)化后對(duì)合金的強(qiáng)度和塑性均有不同程度的提高,但硼元素導(dǎo)致變質(zhì)劑Sr被毒化,共晶Si呈現(xiàn)出粗大的板條狀;而共晶硅的形貌對(duì)合金的力學(xué)性能有較大的影響,粗大且板片狀的Si粒子在拉伸過(guò)程中極易在邊角處由于應(yīng)力集中產(chǎn)生微裂紋,使得材料提前失效斷裂,顯著降低了合金的力學(xué)性能。鑄態(tài)下,添加Al-Ti-C細(xì)化劑的合金4實(shí)現(xiàn)了最高的強(qiáng)度與塑性,力學(xué)性能最優(yōu)。

        熱處理后四種合金的力學(xué)性能如圖6所示。經(jīng)過(guò)T6熱處理后,未加入細(xì)化劑的合金1,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別達(dá)到250 MPa和225 MPa。添加細(xì)化劑的合金2,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別增加到270 MPa和239 MPa。合金3的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度為269 MP和237 MPa。合金4相比于合金1的力學(xué)性能有顯著的提高,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別增加至285 MPa和250 MPa。除此之外,加入細(xì)化劑的合金延伸率也從4.7%(合金1)增加至5.0%(合金2)、4.8%(合金3)和5.5%(合金4)。熱處理后,Si粒子形貌得到顯著改善,降低了微裂紋萌發(fā)的可能,使得B與Sr的毒化作用被抵消,因此T6態(tài)的合金3力學(xué)性能較鑄態(tài)明顯提升。綜上所述,T6熱處理后,合金4的力學(xué)性能與其他合金相比最為優(yōu)良。

        圖6 四組合金的T6態(tài)力學(xué)性能

        T6態(tài)樣品拉伸斷口的二次電子圖像如圖7所示。如圖7(a)所示,合金1的T6態(tài)拉伸斷口分布著解離面和撕裂棱,還能觀察到不同尺寸的韌窩,推測(cè)斷裂為韌性斷裂和脆性斷裂的混合斷裂。合金2及合金4的斷口幾乎全由細(xì)小的等軸韌窩組成,顯示出合金良好的塑性。合金4中的韌窩更加深而密,導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度與延伸率較高。由于合金3中存在粗大的Si顆粒,合金3的斷口中存在大量撕裂棱及非規(guī)則性韌窩。在四種合金的拉伸斷口中均可以看到枝晶間微小的裂紋,合金中的金屬間化合物常常作為應(yīng)力集中處,在拉伸過(guò)程中產(chǎn)生微小的裂紋。

        圖7 四組合金的T6態(tài)拉伸試樣斷口

        3 結(jié) 論

        1.Ti系細(xì)化劑可以顯著細(xì)化晶粒尺寸,Al-Ti-B細(xì)化效果最佳。Al-Ti和Al-Ti-C細(xì)化劑對(duì)共晶硅的形貌尺寸具有一定的改善作用,而Al-Ti-B細(xì)化劑會(huì)毒化變質(zhì)劑Sr,使得Si顆粒粗大且呈板片狀。

        2.T6熱處理后,晶粒明顯長(zhǎng)大,共晶硅發(fā)生球化及粗化,共晶Si形貌得到顯著改善。

        3.鑄態(tài)及T6態(tài)下,添加Al-Ti-C合金均表現(xiàn)出最佳的力學(xué)性能,T6態(tài)下的抗拉強(qiáng)度達(dá)285 MPa,屈服強(qiáng)度達(dá)250 MPa,延伸率達(dá)到了5.5%??估瓘?qiáng)度比未添加細(xì)化劑與添加Al-Ti和Al-Ti-B的合金分別提高了14%、5.6%和5.9%。

        猜你喜歡
        枝晶鑄態(tài)共晶
        鑄態(tài)QTRSi4Mo1材料的研制
        Cr12Mo1V1鍛制扁鋼的共晶碳化物研究
        模具制造(2019年3期)2019-06-06 02:11:04
        《含能材料》“含能共晶”征稿
        含能材料(2017年1期)2017-03-04 15:46:20
        《含能材料》“含能共晶”征稿
        含能材料(2017年7期)2017-03-04 11:16:26
        A356合金近液相線(xiàn)半固態(tài)鑄造非枝晶組織與模鍛成形性能
        結(jié)晶與共晶在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
        鑄態(tài)30Cr2Ni4MoV鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為研究
        大型鑄鍛件(2015年1期)2016-01-12 06:32:58
        不同形狀橫向限制對(duì)枝晶間距影響作用的相場(chǎng)法模擬
        一種鑄態(tài)含氮M2高速鋼的熱變形行為研究
        成分、工藝和組織對(duì)鑄態(tài)球墨鑄鐵低溫韌性的影響①
        亚洲av手机在线网站| 日韩精品区欧美在线一区| 人妖另类综合视频网站| 69久久精品亚洲一区二区| 人妖av手机在线观看| 久久久久亚洲av无码专区首jn| 欧美中文字幕在线| 99久久久精品国产性黑人| 国产在线av一区二区| 色费女人18毛片a级毛片视频| 精品久久久久久久无码| 中文亚洲成a人片在线观看| 国产丝袜美腿在线播放| 天天躁夜夜躁狠狠躁2021| 国产黄色片在线观看| 高清av一区二区三区在线| 麻豆最新国产av原创| 亚洲码国产精品高潮在线 | 亚洲国产成人久久综合一区77| 亚洲熟伦在线视频| 国产自拍在线观看视频| 无码国产精品一区二区免费式直播| 999国产精品亚洲77777| 黄色国产一区在线观看| 大桥未久av一区二区三区| 台湾佬自拍偷区亚洲综合| 狠狠亚洲婷婷综合色香五月| 精品女厕偷拍视频一区二区区| 亚洲乱码中文字幕久久孕妇黑人| 又黄又爽的成人免费视频| 淫妇日韩中文字幕在线| 噜噜中文字幕一区二区 | 精品性高朝久久久久久久| 国产好片日本一区二区三区四区 | 亚洲欧美日韩精品香蕉| 国产白色视频在线观看| 中文字幕在线精品视频入口一区| 国产成人无码精品久久99| 中文字幕色一区二区三区页不卡| 少妇被爽到高潮喷水久久欧美精品| 97免费人妻在线视频|