合金化及變質(zhì)處理對Al-20Si合金機(jī)械性能的影響.pdf

1、過共晶鋁硅合金與普通鋼鐵材料相比具有密度小、比強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于航空航天、汽車、高速列車、建筑、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。但是隨著硅含量的增加，過共晶鋁硅合金中存在的形貌粗大初晶硅，長針狀共晶硅，嚴(yán)重的割裂了基體，降低了過共晶鋁硅合金的機(jī)械性能。因此，開展增強(qiáng)過共晶鋁硅合金機(jī)械性能研究極具意義。
　　論文研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　本課題主要研究在過共晶 Al-20Si合金中添加金屬元素 Mg、Ti、M

2、n、Cu、Ni、Bi，細(xì)化變質(zhì)劑Al-P、稀土元素Ce和La后的過共晶多元Al-20Si合金，通過改變Ni、Bi兩種金屬元素在合金中的含量，并將合金經(jīng)過T6熱處理，研究合金中組織形貌的變化對合金機(jī)械性能的影響。
　　利用AFT-DC130光學(xué)顯微鏡，觀察過共晶多元Al-20Si合金的金相組織。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明Bi元素對經(jīng)過變質(zhì)處理后合金中的初晶硅影響不大，但能夠使合金中的共晶硅發(fā)生球化現(xiàn)象。Ni元素不僅可以使共晶硅細(xì)化，還能夠與多元合

3、金中的其他金屬元素結(jié)合形成網(wǎng)狀、長條狀等不規(guī)則形狀，經(jīng)過XRD分析可知為Al3Ni、Al7Cu4Ni等富Ni相金屬化合物。
　　利用 HVS-5維氏顯微硬度計(jì)，測試過共晶多元 Al-20Si合金的硬度。結(jié)果表明隨著 Bi含量的增加，合金的硬度呈逐漸減小的趨勢；而隨著 Ni含量的增加，合金的硬度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。
　　利用YDX-Ⅲ9702壓電式測力儀測量軸向切深ap分別為0.4～0.8mm，進(jìn)給量f為100～300mm/m

4、in，主軸轉(zhuǎn)速n為470～650r/min條件下合金的切削力。結(jié)果證明合金的切削力隨著Ni含量的增加呈現(xiàn)先增加后減小得趨勢，合金的表面粗糙度則隨著Ni含量的增加而降低。通過對Ni含量為0.8％和1.2%的兩組實(shí)驗(yàn)合金的切削力進(jìn)行計(jì)算，得出合金切削力通用公式中的系數(shù)。Ni含量為0.8%和1.2%的兩組實(shí)驗(yàn)合金切削力通用公式如下：
　　Ni含量為0.8%： F=9.8... B. Z（單位/N） Ni含量為1.2%：F=9.8...

5、B. Z（單位/N）
　　利用MMW—1A組態(tài)控制萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，在試驗(yàn)力45N，轉(zhuǎn)速300 r/min，持續(xù)時(shí)間為10 min條件下進(jìn)行干摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，然后用BS124S型天平稱量合金失重。結(jié)果表明，由于Bi元素具有自潤滑作用，隨著Bi的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)從0.0%增加到1.5%后，合金的摩擦系數(shù)從0.74下降到0.58，磨損量從2.8mg減小到2.3mg。隨著Ni的百分含量從0.4%增加到1.2%后，合金的硬度增加，合金的摩擦系數(shù)