论文部分内容阅读
亚共晶Al-Si合金拥有铸造性能好、耐腐蚀性能优良、比强度高等优点,广泛应用于航空航天、军事及汽车工业中。未经过变质处理的Al-Si合金中共晶硅为粗大的棒状或针状,受力时会造成应力集中,导致合金的力学性能下降。因此需要对亚共晶Al-Si合金进行变质处理,改变初生α-Al相及Si相的形貌及尺寸,提高亚共晶Al-Si合金力学性能。稀土是一种绿色高效的长效变质剂,同时可以净化熔液,对亚共晶铝硅合金有良好的变质作用。本文采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、室温拉伸实验、极化曲线测定和热分析等检测分析方法,研究了不同稀土Y添加量、不同变质时间、不同重熔料添加量,以及热处理工艺对ZL114A合金组织和性能的影响。主要研究结果如下:(1)稀土 Y能减小ZL114A合金中α-Al的二次枝晶臂间距,Y添加量为0.3%-0.4wt%时,二次枝晶臂间距从未变质时的42μm减小到19μm-22μm,对晶粒有很好的细化作用;稀土 Y能使共晶硅从未变质时粗大的长棒状或针状变为短棒状。Y含量为0.3wt%时变质效果最佳,合金铸态的抗拉强度、延伸率及硬度分别达到181MPa、3.9%和83HV,较未变质时分别提高15%、77%和20%。(2)稀土 Y可以降低ZL114A合金凝固过程中的共晶反应温度,使△TEG(变质前后共晶生长温度之差)增大。Y添加量为0.4wt%时,共晶反应温度下降了7.4℃,△TEG达到最大值。(3)稀土 Y能改善ZL114A合金耐腐蚀性能,添加0.2wt%Y后合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度由未变质时的5.43×10-7A·cm-2下降到3.26 × 1 0-7A · cm-2,合金耐腐蚀性得到提升。(4)稀土 Y对ZL114A合金的变质效果具有良好的重熔性和长效性。添加重熔料比例在20wt%以下时,合金仍能保持良好的力学性能,抗拉强度下降不足1.7%。添加重熔料比例超过20wt%后,由于变质剂的损耗和杂质的增多,合金强度尤其是延伸率下降严重。稀土 Y变质效果不易衰退,变质5h后合金铸态抗拉强度和延伸率仍能达到178MPa和3.6%,抗拉强度降低不到2%。(5)含0.3wt%Y的ZL114A合金经T6热处理后,共晶硅由铸态时的短棒状变为球状,共晶硅分布更加均匀。ZL114A合金最佳热处理工艺为:固溶540℃/10h,时效170℃/10h,合金抗拉强度、延伸率和硬度分别达到339MPa、6.2%和129HV,合金力学性能得到提升。