机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究.pdf

合肥工业大学
硕士学位论文
机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究
姓名:肖志玲
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:程和法
20100401
机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究摘要的调湿性较差,易造成的颗粒与基体结合较差等缺陷。因此,对机械搅拌法制温度是妗℃。但随着保温温度的进一步升高,初晶相又会变的粗大。、线膨胀系数小、抗腐蚀性和铸造性能好等优点,特别适用于制造轻质、耐磨耐高温的零件,是汽车、摩托车发动机活塞的理想材料。但是通常条件下,铸造高硅铝合金组织中存在大块状的初晶硅和粗大针状的共晶硅,严重割裂了基体,使合金的力学性能降低,因此,采用各种工艺和方法细化高硅铝硅合金的组织、特别是初晶硅组织,改善其分布状态是高硅铝合金材料的研究的关键问题。本文主要采用机械搅拌添加硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌铸造的工艺参数对高硅铝合金组织的影响,在搅拌法制备的高硅铝合金基础上,对制备的.%合金进行了重熔等温处理,进一步讨论保温温度对改善合金微观组织的作用,同时通过摩擦磨损实验对硅颗粒体积含量不同的高硅铝合金耐磨性进行了研究。ü到涟杼砑覵帕7ㄖ票父吖杪梁辖穑ǜ呶略ご砉腟颗粒直接加入到金属熔体中,通过高速搅拌的方式使硅颗粒均匀地分散在金属熔体中,然后浇注,使其凝固结晶。在搅拌法制备高硅铝合金的制备过程中,研究了颗粒的表面预处理,搅拌的初始温度,搅拌速度、及搅拌时间对合金显微组织的影响,还研究了颗粒加入熔体前后形貌特征的变化。结果表明:机械搅拌添加硅颗粒法可以制备出体积分数为%~%的高硅铝硅合金,所制备的高硅铝硅合金组织中相的圆整度好、分布均匀。搅拌温度应该控制在妗℃之间,搅拌时间为分钟。搅拌加入颗粒后,对合金进行适当的保温,可以使添加的硅颗粒进一步均匀化并改善其与基体的结合状况。诨到涟杼砑庸杩帕7ㄖ票父吖杪梁辖鹬校捎赟帕S氪柯烈备的高硅铝合金进行半固态重熔等温处理,研究了等温处理对改善合金显微组织和凝固缺陷以及性能的影响。结果表明:对机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金进行半固态重熔等温处理,可以进一步改善颗粒在合金内部的分布形态、细化组织,通过对合金在不同参数下等温处理的研究,得出了较佳的保温高硅铝合金不同温度下等温处理后的硬度值变化和合金的组织的变化相对应,硬度值也是先升高,后随着等温温度的提高而降低。曰到涟杼砑庸杩帕V票傅穆凉韬辖鸬哪湍バ阅芙辛搜芯浚峁表明:机械搅拌添加颗粒法制备的高硅铝合金的耐磨性得到改善。随颗粒含量的增加材料的耐磨性能升高,但含量过高时,材料的耐磨性又有降低的
程中引起大量颗粒脱落,从而影响材料的耐磨性能。趋势。这是因为颗粒含量过高,其与基体铝的结合较差,在高速的磨损过关键词:高硅铝硅合金;颗粒;机械搅拌;等温处理;微观组织;耐磨性
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插图清单粉末冶金生产过程示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.固液混合铸造的工艺流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯悬浮铸造示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯机械搅拌工艺流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.不同保温时间的.%合金显微组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯高硅铝硅合金的显微组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硅颗粒与铝基体的界面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..添加不同含量硅颗粒合金的显微组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硅颗粒尺寸大小与硬度值的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯含硅颗粒不同体积分数的高硅铝合金的硬度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯电阻炉半固态重熔加热装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯合金在不同温度下保温墓柘嗥骄叽纭添加硅颗粒体积分数为%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯不同温度下保温的显微组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯保温温度对硬度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一磨损试验的磨损副之间接触形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..喷射沉积示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一实验装置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯硅颗粒破碎⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一硅颗粒脱出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一
表格清单含硅颗粒的体积分数为%的铝硅合金硬度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一添加不同体积分数含量硅颗粒合金的硬度值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表表籰国内外常用的高硅含量的铝硅活塞材料的化学成分⋯⋯⋯⋯⋯⋯一硅和铝的主要性