熱應力作用下Al12Si微觀組織及其特性的研究.pdf

1、Al-Si合金是目前應用最為廣泛和最重要的工業(yè)合金之一，具有密度和熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定、耐磨性能好等優(yōu)點，被廣泛應用于汽車、航空航天、交通運輸?shù)裙I(yè)。常規(guī)的鑄造鋁硅合金組織中存在較大的硅相，嚴重割裂合金基體，降低合金性能。稀土能夠細化晶粒，改善晶體結(jié)構(gòu)組織，還能夠增強增韌提高合金的抗磨耐高溫性能。目前稀土已經(jīng)廣泛用于鋁硅合金當中，關(guān)于稀土耐熱相的組織形態(tài)和分布特點及熱處理工藝對稀土耐熱相的影響將成為今后研究的重點。
　　本課題選

2、擇近共晶Al12Si合金作為研究對象。制備不同稀土含量的合金試樣，使用自行設(shè)計的機械應力施加裝置對加工好的試樣施加3MPa，5MPa和8MPa的應力，將加力裝置連同試樣放入電阻爐中分別進行100℃，200℃和300℃保溫10h的處理。拍攝金相顯微照片，進行維氏硬度和布氏硬度的測試，觀察分析稀土含量及機械熱應力對Al12Si合金組織形貌和性能的影響。最后，通過建立合適的物理幾何模型，設(shè)置合理的邊界條件和初始條件，利用ANSYS分析模擬了鑄

3、件機械熱應力的施加過程及其應力應變變化情況。
　　本論文研究表明：
　　1.當RE含量低于合金總量的3％時，RE對Al12Si合金具有變質(zhì)作用；當RE含量超過3%后，RE變質(zhì)效果基本消失，基體中出現(xiàn)了白色富稀土相。
　　2.機械熱應力能夠使組織中粗大的第二相內(nèi)部萌生出微裂紋，甚至發(fā)生破碎。同時基體內(nèi)析出了大量細小的沉淀相。隨著機械應力及保溫溫度的升高，沉淀相數(shù)量增多，尺寸減小，分布更加均勻。
　　3. Al12S

4、i合金硬度隨著RE含量的增加大體呈上升趨勢。機械應力對合金第二相組織和基體組織的影響不同，第二相組織的維氏硬度在3MPa時最大，基體組織的維氏硬度在5MPa時最大；布氏硬度在8MPa時達到最大。保溫溫度在200℃時，第二相組織的維氏硬度達到最大；基體組織的維氏硬度隨著保溫溫度的升高不斷降低；合金的布氏硬度在100℃時最大，出現(xiàn)了硬化現(xiàn)象，之后隨著溫度的升高布氏硬度逐漸下降，出現(xiàn)軟化現(xiàn)象
　　4.通過對試樣應力應變的模擬分析，發(fā)現(xiàn)鑄