發(fā)布時間：2018-05-04 00:00

  本文選題：AlCuFe準晶 + 冷卻速度　； 參考：《中北大學》2017年碩士論文

【摘要】：Al-Si合金因為其具有密度小、比強度好、導熱性能好、易于成型等優(yōu)點被廣泛應用于工業(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重降低了鋁合金的性能。但是通過向合金中添加增強顆粒的辦法可以有效細化晶粒并提高鋁硅合金的強度。而AlCuFe準晶因為其優(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化相。本文首先通過傳統(tǒng)鑄造法分別制備了Al64Cu24Fe12準晶合金,并研究了冷卻速度對制備Al64Cu24Fe12準晶的影響,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晶合金的微觀組織晶粒越細小,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。制備出高純的準晶顆粒后,我們通過擠壓鑄造法和適當?shù)臒崽幚砉に囍苽淞薃l64Cu24Fe12準晶增強ZL101復合材料,并用金相顯微鏡、掃描電鏡以及能譜儀研究了復合材料的微觀組織。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在制備的復合材料中幾乎沒有準晶相的殘留,而是生成了另一種強化相β(Al65-75Si13-26Fe3-10)相。但是隨著準晶顆粒的加入復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度為209 Mpa,加入4 wt.%、7wt.%、10 wt.%和13 wt.%的準晶顆粒后抗拉強度分別增大到230、265、355和244 Mpa,與之相應的,當加入10 wt.%的準晶時復合材料的硬度達到最高的146.89HV。然而大于10 wt%的準晶顆粒時準晶顆粒發(fā)生了團聚現(xiàn)象,這使得復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準晶中部分Fe原子的方法制備出了“四元準晶相”—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。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在該相中二十面體準晶相和二維十次準晶相的電子衍射結(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)定的準晶I相分解而轉(zhuǎn)變?yōu)槭�次準晶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)來得到幾乎純的準晶I相和d相。制備出高純度的AlCuFeCr準晶后,我們通過與AlCuFe準晶相同的工藝將它加入到ZL101合金中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)制備的復合材料的微觀組織和相組成基本沒有發(fā)生變化。力學性能相較于純的ZL101而言有了巨大提升,抗拉強度提升了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準晶,因此AlCuFe準晶比AlCuFeCr準晶更適合作為提升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 .

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

【參考文獻】

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本文編號：1840658