合金元素對G01壓鑄鋁合金組織和性能的影響

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-07-15 09:36:11點擊率：

　　近些年來.由于航空航天工業(yè)的發(fā)展，我國加強了高強度鋁合金的研究開發(fā)力度。有關(guān)資料顯示，提高鋁合金強度的途徑主要有：優(yōu)化合金成分設(shè)計，提高純度。發(fā)展新的熱處理制度，超細化合物的組織結(jié)構(gòu)，精確調(diào)控合金巾強化相的三維分布等，把一些特定的合金元素加入到鋁及其合金中，能夠強烈的影響鋁及其合金的力學(xué)性能，化學(xué)性能等，如李貞寬等的純鈰對共晶和過共晶A1.Si合金微觀組織的影響;周昌榮等的微量Sc和Mn對A1一Mg合金組織與性能的影響;馬建超等的Mg對共晶A1.2wt%Fe合金顯微組織與性能的影響等等。然而，至今很少發(fā)現(xiàn)有人研究合金元素配以適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噷鸿T鋁合金組織與性能的影響。本文主要通過改變G01鋁合金中的Cu、Mg、Zn的含量使其達到組合和性能，從而滿足各種工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。

　　1 實驗方法

　　1.1實驗材料及工藝

　　在試驗中采用G01壓鑄鋁合金，純鋅絲，A1.Cu50中間合金，AZ91中間合金為原材料，其中，中間合金以名義成分配制。

　　合金采用石墨坩堝電阻爐熔煉，熔煉過程中運用六氯乙烷為精煉劑精煉;運用三元鈉鹽通用變質(zhì)劑(40%NaCI+40%NaF+20%KCl)變質(zhì)處理：A3鋼模

　　具澆注.澆注溫度為720℃。

　　熱處理工藝為：520℃固溶處理4h，80℃水淬火;170℃時效處理4h，空冷;固溶時效處理均在中溫箱式電阻爐中進行，程控溫度計控制爐溫，精度

　　為&pmn;5℃，金相試樣在沖擊試樣上截取，斷口分析在拉伸后斷口上截取。

　　性能檢測：使用WE.30液壓式實驗機、JB.30A沖擊實驗機、HB.3000布氏硬度計分別測定抗拉強度、沖擊韌度、布氏硬度;利用XJL.20A金相

　　顯微鏡，掃描電子顯微鏡觀察金相和分析斷口。

　　1.2合金成分設(shè)計

　　為了精確而又簡便地反映材料組織與性能的關(guān)系，選擇一元回歸正交試驗方法，試驗因素、水平及代碼見表1。

　　2試驗結(jié)果與分析

　　2.1 Cu、Zn、Mg對合金力學(xué)性能的影響

　　表1一元回歸正交試驗因素、水平和代碼

　　Tab.1 The facmrs.1evels and codes of the regression orthgonal experiments

　　Zn、Cu、Mg試驗區(qū)域選擇在G01原始成分基礎(chǔ)上分別加入[1.5、3.5]、[1.5、3.5]、[0.3、1.1】。在該區(qū)域內(nèi)，采用一元回歸的正交試驗方法，進行了表2中的8組試驗啊。試驗安排與結(jié)果見表2。所有試驗均在相同的工藝因素條件下進行，其他合金元素成分保持原有含量不變。

　　表2一元回歸正交試驗安排與結(jié)果

　　Tab.2 The contents and results of the regression onhgoImI experiments

　　經(jīng)數(shù)據(jù)處理得出如下回歸方程：

　　從回歸方程系數(shù)可以看出.這三種元素在試驗區(qū)域內(nèi)Cu、Mg、Zn三種合金元素對G01鋁合金的抗拉強度、沖擊韌度、布氏硬度有不同程度的影響。對于抗拉強度而言，熱處理前Mg元素的影響為顯著，辦元素的影響次之，Cu元素的影響 ?。旱珶崽幚砗驝u元素對抗拉強度的影響顯著提高：對于沖擊韌性而言，其中Cu元素的影響為顯著.Zn元素的影響次之，Mg元素的影響 ?。簩τ诓际嫌捕榷?，其中Mg元素的影響為顯著。Zn元素的影響次之，Cu元素的影響小。在回歸方程中x.x：，x。x，，X拶3，xⅨZ，前系數(shù)的大小體現(xiàn)了各元素之間的相互作用的大小，由回歸方程中可以看出，在GOl鋁合金中添加Cu、Mg、Zn三種元素?zé)o論是熱處理前還是熱處理后，各元素之間的相互作用都是相當(dāng)顯著的，尤其是熱處理后三種元素之間的作用。

　　2.2合金元素對G01壓鑄鋁合金顯微組織的影響

　　如圖1(a)、(b)是在相同化學(xué)成分(在G0l原有成分基礎(chǔ)上加入1.5wt%Cu，1.5wt%Zn，1.1 wt%Mg)下7號合金的鑄態(tài)和熱處理后的顯微組織：圖1(c)、(d)是在相同化學(xué)成分(在G01原有成分基礎(chǔ)上加入1.5wt%Cu，1.5wt%Zn，0.3wt%Mg)下8號合金的鑄態(tài)和熱處理后的顯微組織。從圖中看出圖(a1晶粒粗大，有樹枝晶存在，綜合性能較差，圖(b)有明顯強化相析出，可能存在的強化相有Si，M92Si，CuAl2，MgZn2，燦函，A1FeMnSi，W相等，但較粗大，局部有過燒現(xiàn)象發(fā)生，強度，硬度比熱處理前略有升高。但是7號合金綜合性能不好。圖(c)、(d)晶粒明顯細化，N(c1中樹枝晶變少出現(xiàn)大量等軸晶.合金力學(xué)性能顯著提高，經(jīng)熱處理后出現(xiàn)組織細小，均勻，彌散分布的強化相，可能存在的強化相有Si，MgaSi，CuAl：，MgZn2，A13Zr，AlzMgCu，A12M93Zn3，AIFeMnSi，W相以及一些復(fù)雜的三元，四元化合物?？估瓘姸扔蔁崽幚砬暗?94.38MPa提高到熱處理后的290.05MPa;布氏硬度由熱處理前的107.5提高到熱處理后的121，8號合金綜合性能良好。由此可以看出，在相同熱處理工藝條件下，合金元素含量不同對鋁合金的顯微組織有顯著影響.從而引起合金性能上的差異。如果合金成分選擇合理，合金的性能顯著提高，綜合性能良好，如果合金成分選擇不合理。合金顯微組織不好，各種性能明顯下降。

　　2.3合金元素對G01壓鑄鋁合金斷口形貌的影響

　　如圖2(a)、(b)是在相同化學(xué)成分(在G01原有成分基礎(chǔ)上加入1.5wt%Cu，1.5wt%Zn，1.1wt%Mg)下7號合金的鑄態(tài)和熱處理后的拉伸斷口掃描形貌;圖2(c)、(d)是在相同化學(xué)成分(在G01原有成分基礎(chǔ)上加入1.5wt%Cu，1.5wt%Zn，0.3wt%Mg)下8號合金的鑄態(tài)和熱處理后的拉伸斷口掃描形貌。

　　從圖(a)、(c)可以看出合金在熱處理前，合金晶粒較細小，因此，斷121被分析的區(qū)域內(nèi)存在韌窩，但是從圖(a)看出此斷12I中韌窩分布大小不均而且還存在解理斷裂部分，此合金韌性不高。圖(c)所示合金由于加入合金成分較為合理，晶粒細小，因此，斷口中韌窩分布較細小而且均勻，此合金韌性較好。從圖(b)、(d)可以看出合金在熱處理后，合金中有較多的析出相，并且較粗大，因此，斷121被分析的區(qū)域韌窩較熱處理前明顯減少，解理斷裂傾向明顯增加。圖(b)中韌窩在被分析部分少之又少。此合金以解理斷裂為主。圖(d)中的韌窩約占總分析區(qū)域的1/2以上，比熱處理前此合金的韌性明顯下降。

　　由以上分析可以看出7號合金的韌性不如8號合金的韌性好。合金在熱處理之后不如熱處理之前好，此結(jié)果與沖擊韌性測試結(jié)果相符。

　　3結(jié)論

　　(1)Cu、Mg、Zn是G01壓鑄鋁合金的主要強化元素，在試驗成分區(qū)間內(nèi)的G01壓鑄鋁合金經(jīng)固溶時效處理后，抗拉強度、硬度顯著升高，沖擊韌性略有降低，合金具有良好的綜合力學(xué)性能。

　　(2)就抗拉強度和布氏硬度而言，對G01壓鑄鋁合金影響為顯著的是鎂元素，添加Mg元素后的鋁合金經(jīng)熱處理后析出多種沉淀相.使合金強度和硬度升高。

　　(3)就沖擊韌性而言，對G01壓鑄鋁合金影響為顯著的是Cu元素。添加Cu元素后的鋁合金熱處理前沖擊韌性略有升高.但經(jīng)熱處理后沖擊韌性明顯下降。

　　(4)Zn元素單獨加入鋁合金，對合金的強度，硬度等力學(xué)性能影響不是十分顯著，但與Cu、Mg等元素一起加入效果顯著。

上一篇：高性能鋁、鎂合金材料加工技術(shù)

下一篇：柴油機用鋁合金進氣接管壓鑄模設(shè)計

轉(zhuǎn)載請注明：轉(zhuǎn)載自塑膠五金網(wǎng)技術(shù)頻道 http://flybit.cn/Liter/
本文鏈接：http://flybit.cn/Liter/LiterDetail_27829.html
版權(quán)聲明：1.塑膠五金網(wǎng)轉(zhuǎn)載作品均注明出處，本網(wǎng)未注明出處和轉(zhuǎn)載的，是出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性，您同意將自行加以判斷并承擔(dān)所有風(fēng)險。 2.如轉(zhuǎn)載作品侵犯作者署名權(quán)，或有其他諸如版權(quán)、肖像權(quán)、知識產(chǎn)權(quán)等方面的傷害，并非本網(wǎng)故意為之，在接到相關(guān)權(quán)利人通知后將立即加以更正。聯(lián)系電話：15014822798
投稿聲明：可將稿件直接發(fā)至郵箱：234145668@qq.com（主題注明“投稿”），也可直接聯(lián)系