共晶Al-Si合金的硅相形貌控制及其對合金斷裂韌性、疲勞裂紋擴展行為的影響.pdf

1、A1-Si合金是一種被廣泛使用的鑄造合金，硅作為合金中主要的第二相粒子，其形貌對合金的力學性能有重要影響。本文作者以共晶Al-Si合金為對象，研究了微觀組織中硅相形貌的控制方法，以及硅相形貌對合金的拉伸性能、斷裂韌性和疲勞裂紋擴展行為的影響。 研究了Na鹽變質(zhì)劑對Al-Si合金中硅相形貌的影響。結(jié)果表明：向合金中加入1﹪的Na鹽變質(zhì)劑就可以使合金鑄態(tài)組織中的硅相從粗大的針條狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉睦w維狀，Na元素在硅相表面的吸附改變了硅相

2、的生長方式是這種轉(zhuǎn)變的主要原因。 研究了模具溫度對硅相形貌的影響。結(jié)果顯示：在相同的變質(zhì)條件下，模具溫度較低時，澆鑄合金的鑄態(tài)組織中纖維狀的硅相更加細小，因而在固溶處理時更容易球化，獲得的硅相顆粒更細小、縱橫比也更高。較低的模具溫度提高了合金熔體凝固時的過冷度，增加了硅等相的形核率，使硅相的生長受到限制。 研究了硅相在固溶處理過程中的變化規(guī)律。對于未進行變質(zhì)處理的合金，在固溶處理時，隨著固溶時間的延長，粗大的針、片狀硅相

3、將發(fā)生鈍化和熔斷，但完成球化過程則需要很長時間；而對于變質(zhì)處理的合金，由于合金鑄態(tài)組織中硅相的細小纖維狀特征，經(jīng)過1h固溶處理就可使硅相完全球化，形成細小、均勻的硅顆粒形貌，延長固溶時間，硅相將聚集長大。因此，對本試驗合金而言，固溶保溫1h是一個恰當?shù)倪x擇。 對具有不同硅相尺寸試驗合金的拉伸性能和斷裂韌性進行了測試分析。結(jié)果表明：粗大的針、片狀硅相嚴重損害了合金的延伸率、屈服強度和抗拉強度。含有細小球狀硅相的合金表現(xiàn)出了較好的韌

4、性和強度。隨著硅相直徑的增加，合金的斷裂韌性逐漸降低。所以，為了獲得具有良好拉伸性能和斷裂韌性的共晶Al-Si合金，微觀組織中的硅相以細小球狀形貌為佳。 研究了硅相形貌對共晶Al-Si合金的疲勞裂紋萌生壽命和疲勞裂紋擴展行為的影響，結(jié)果表明：隨著硅相直徑的增加，合金的疲勞裂紋萌生壽命降低。含有細小硅相的共晶Al-si合金具有較高的疲勞裂紋擴展抗力。疲勞裂紋在擴展的過程中遇到尺寸較小的硅相時，硅相不易斷裂，因而阻礙了裂紋的擴展，裂