發(fā)布時間：2018-05-04 00:00

  本文選題：AlCuFe準(zhǔn)晶 + 冷卻速度�。� 參考：《中北大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：Al-Si合金因為其具有密度小、比強(qiáng)度好、導(dǎo)熱性能好、易于成型等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)各個領(lǐng)域中。然而隨著時代的發(fā)展,航空航天還有汽車制造業(yè)對鋁硅合金的性能有了更高的要求,同時鑄造鋁硅合金中初晶硅粗大的問題嚴(yán)重降低了鋁合金的性能。但是通過向合金中添加增強(qiáng)顆粒的辦法可以有效細(xì)化晶粒并提高鋁硅合金的強(qiáng)度。而AlCuFe準(zhǔn)晶因為其優(yōu)異的硬度、高的耐磨性還有與鋁合金基體優(yōu)良的潤濕性使其特別適合作為鋁硅合金的強(qiáng)化相。本文首先通過傳統(tǒng)鑄造法分別制備了Al64Cu24Fe12準(zhǔn)晶合金,并研究了冷卻速度對制備Al64Cu24Fe12準(zhǔn)晶的影響,結(jié)果顯示:鑄態(tài)時,試樣中的主要組成相基本相同為λ((Al-Cu)13Fe4)、I(Al64Cu24Fe12)、β(τ)(Al(Fe,Cu))、η(AlCu)相。其中冷卻速度越大準(zhǔn)晶合金的微觀組織晶粒越細(xì)小,對先析出相λ相的抑制越明顯。經(jīng)過820℃保溫6 h熱處理后所有試樣中都得到成分趨于單一的I相。而與其他試樣相比,冷卻速度最快的試樣表面組織形貌更加平整,I相更加均勻單一化。制備出高純的準(zhǔn)晶顆粒后,我們通過擠壓鑄造法和適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囍苽淞薃l64Cu24Fe12準(zhǔn)晶增強(qiáng)ZL101復(fù)合材料,并用金相顯微鏡、掃描電鏡以及能譜儀研究了復(fù)合材料的微觀組織。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在制備的復(fù)合材料中幾乎沒有準(zhǔn)晶相的殘留,而是生成了另一種強(qiáng)化相β(Al65-75Si13-26Fe3-10)相。但是隨著準(zhǔn)晶顆粒的加入復(fù)合材料的性能卻得到了極大的提升。純的ZL101合金經(jīng)過熱處理后的抗拉強(qiáng)度為209 Mpa,加入4 wt.%、7wt.%、10 wt.%和13 wt.%的準(zhǔn)晶顆粒后抗拉強(qiáng)度分別增大到230、265、355和244 Mpa,與之相應(yīng)的,當(dāng)加入10 wt.%的準(zhǔn)晶時復(fù)合材料的硬度達(dá)到最高的146.89HV。然而大于10 wt%的準(zhǔn)晶顆粒時準(zhǔn)晶顆粒發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象,這使得復(fù)合材料的整體性能下降。在本文中,我們還通過用Cr原子替換Al64Cu24Fe12準(zhǔn)晶中部分Fe原子的方法制備出了“四元準(zhǔn)晶相”—Al65Cu20Fe10Cr5相。并用掃描電鏡、X射線衍射法、透射顯微鏡深入分析了該相的微觀組織和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在該相中二十面體準(zhǔn)晶相和二維十次準(zhǔn)晶相的電子衍射結(jié)構(gòu)同時存在。這說明Al65Cu20Fe10Cr5相實質(zhì)上是兩種相的混合體。說明Cr元素的加入使部分穩(wěn)定的準(zhǔn)晶I相分解而轉(zhuǎn)變?yōu)槭�次�?zhǔn)晶d相。此外,通過金相顯微鏡、X射線衍射法、掃描電鏡以及差示掃描量熱儀等檢測方法研究了Al64Cu24Fe10Cr2和Al64Cu24Fe8Cr4合金在升溫過程中的相轉(zhuǎn)變過程,從而確定了合適的熱處理工藝(870-900℃保溫0.5h后水淬)來得到幾乎純的準(zhǔn)晶I相和d相。制備出高純度的AlCuFeCr準(zhǔn)晶后,我們通過與AlCuFe準(zhǔn)晶相同的工藝將它加入到ZL101合金中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)制備的復(fù)合材料的微觀組織和相組成基本沒有發(fā)生變化。力學(xué)性能相較于純的ZL101而言有了巨大提升,抗拉強(qiáng)度提升了39.71%,延伸率提高了56.96%,硬度提高了41.11%。但整體性能的提升不如AlCuFe準(zhǔn)晶,因此AlCuFe準(zhǔn)晶比AlCuFeCr準(zhǔn)晶更適合作為提升ZL101合金性能的外加顆粒。
[Abstract]:Al - Si alloy has been widely used in various industrial fields due to its low density , good specific strength , good thermal conductivity and easy formation . The phase transformation of Al64Cu24Fe10Cr2 and Al64Cu24Fe8Cr4 alloys has been investigated by means of SEM , X - ray diffraction and transmission microscope . It is found that the microstructure and phase composition of Al64Cu24Fe10Cr2 and Al64Cu24Fe8Cr4 alloys have not changed at the same time .

【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB33;O753.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 齊育紅;張占平;劉德良;馬永慶;黑祖昆;;Al-Cu-Cr準(zhǔn)晶的力學(xué)性能[J];材料熱處理學(xué)報;2006年04期

2 李小平,徐洲,王碩;Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)準(zhǔn)晶粉末的制備及物相分析[J];材料導(dǎo)報;2003年03期

3 李小平,徐洲,王碩;冷卻速度對AlCuFe準(zhǔn)晶材料鑄態(tài)組織的影響[J];上海金屬;2002年06期

4 陳劍鋒,武高輝,孫東立,姜龍濤;金屬基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制[J];航空材料學(xué)報;2002年02期

5 孫瑜 ,陳晉 ,孫國雄;鋁硅合金硅相演變及其對力學(xué)性能的影響[J];特種鑄造及有色合金;2001年06期

6 鄧輝球,趙立華,黃維清,胡望宇,王玲玲;準(zhǔn)晶薄膜與涂層的制備、性能和應(yīng)用[J];功能材料;2001年02期

7 李元元,郭國文,羅宗強(qiáng),龍雁;高強(qiáng)韌鑄造鋁合金材料研究進(jìn)展[J];特種鑄造及有色合金;2000年06期

8 ;Phase transformation and properties of quasicrystal particles/Al matrix composites[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2000年03期

9 陳立凡，陳熙琛;Al－Cu－Fe二十面體準(zhǔn)晶的深過冷研究[J];物理學(xué)報;1996年01期

10 許大鵬,宿欣堂,禹日成,蘇文輝,幸志明;高壓下Al_(0.77)Mn_(0.19)Yb_(0.04)合金準(zhǔn)晶T相的形成及結(jié)構(gòu)[J];高壓物理學(xué)報;1993年02期

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本文編號：1840658