鈷對過共晶鋁硅合金中富鐵相的影響.pdf

1、過共晶鋁硅合金是一種非常有發(fā)展前途的材料,其具有熱膨脹系數(shù)低,耐磨耐腐蝕性能出眾,尺寸穩(wěn)定性高,密度相對較小,導(dǎo)熱能力強等特點,在活塞制造等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。在實際生產(chǎn)過程中,鋁合金中經(jīng)常容易摻雜一定含量的Fe元素,而在鋁硅合金中Fe相常呈現(xiàn)出粗大的針狀相,這會對合金的力學(xué)性能造成顯著的破壞,而有利的一面是Fe元素可以在一定程度上提高鋁硅合金的高溫強度。為了降低Fe在鋁硅合金中的有害作用,并提高過共晶鋁硅合金的高溫強度,本文針對這一個問

2、題展開了研究和探索,研究通過加入Co元素改變Fe相形貌,為開發(fā)性能優(yōu)良的新型過共晶鋁硅合金材料提供理論基礎(chǔ)。
　　研究了在過共晶鋁硅合金材料中通過加入Co元素中和富Fe相的方式,研究在該種合金中Co對富Fe相形貌的影響并研究其影響機理。以合金成分為Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni-0.7Fe和Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni-1.0Fe的鋁硅合金為基礎(chǔ),通過加入不同含量的Co元素,經(jīng)P變質(zhì)和T6熱處理后,找出最

3、佳的Co/Fe比,并研究影響機理。結(jié)果表明,在含F(xiàn)e為0.7％的鋁合金中,當(dāng)Co/Fe比為1.3:1時,即鋁合金Co含量為0.91%時,合金有最好的常溫力學(xué)性能,抗拉強度達到了266MPa,相比不加Co時的243MPa,抗拉強度有23MPa的提升,提高了9.5%。長針狀鐵相在Co的作用下逐漸變短消失,轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀相;在含鐵量為1.0%的鋁硅合金里,最佳的Co/Fe比同樣出現(xiàn)在1.3:1,即Co含量為1.3%時。此時的合金抗拉強度為296M

4、Pa,相比不加Co時的268MPa,抗拉強度提高了10.4%。
　　本文同時還研究了鈷對過共晶鋁硅合金350℃時的高溫力學(xué)性能的影響。在此條件下,含鈷的過共晶鋁硅合金比不含鈷的合金有更出色的高溫力學(xué)性能。當(dāng)鈷鐵比為1:1時,含0.7%鐵和1.0%鐵的合金的高溫抗拉強度分別為115MPa和122MPa。
　　研究了在過共晶鋁硅合金材料中Co元素和超聲振動對合金微觀組織的綜合作用。以同種鋁合金為基礎(chǔ)進行研究,將超聲處理引入熔煉過

5、程中,將710℃設(shè)為啟振溫度,對鋁合金熔體進行振動時間為120s的振動,其中振動功率為1200W。結(jié)果表明,超聲振動對合金抗拉強度有明顯的提高作用。在該種情況下,鑄態(tài)的含鐵量為0.7%的合金在Co/Fe比為1:1時,即Co含量為0.7%時,抗拉強度達到峰值,為184MPa。相比無超聲鑄態(tài)時抗拉強度峰值有24MPa的提升,性能提高了15%;在鑄態(tài)的含鐵量為1.0%的合金中,鈷的加入對合金的抗拉強度基本沒有影響。當(dāng)Co/Fe比為1.3:1時