合金元素对高强高导Al-Si合金力学性能与导热性能的影响

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshoubei
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近些年来,随着科技的日益发展与进步,电子元件相关产品对材料高强度和高导热性能的需求日益增加,然而现有合金的综合性能较差,不能满足应用需求,因此研究高强度高导热铸造Al-Si具有重要意义。本实验研究了B元素、稀土元素(RE、Er、Y)对Al-Si合金力学性能和导电导热性能的影响。通过研究加入合金元素后合金组织形貌的变化,物相组成来分析不同合金元素对Al-Si合金力学性能和导电性能产生影响的原因;研究了固溶处理对不同合金成分的Al-Si合金力学性能和导电性能的影响;研究了时效处理对加混合稀土的Al-Si合金力学性能、导电性能和微观组织的影响。实验结果表明:在Al-7Si-1.7Mg-0.5Fe合金中添加B元素可以提高合金的电导率,对力学性能影响较小,在Al-7Si-1.7Mg-0.5Fe-0.2B合金的基础上分别添加RE、Er元素和Y元素后合金的强度、伸长率都有所提升,合金的晶粒得到细化,共晶Si相形貌得到改善。添加Er元素的合金电导率有所降低,添加混合稀土和Y元素的合金电导率有所提高。合金中添加混合稀土和Y元素后,合金中的β-Al5Fe Si相部分转变为π-Al8Si6Mg3Fe相。添加不同稀土元素后的Al-7Si-1.7Mg-0.5Fe-0.2B合金的最佳固溶时间均在10h,此时合金中的共晶Si相尺寸较小,整体形貌趋于圆整化。合金经过固溶处理后,Mg、Si元素大量固溶进入α-Al基体中,起到固溶强化的作用。同时,固溶元素增多导致的晶格畸变加剧,增加了自由电子移动的难度,导致合金的电导率降低。在T6处理过程中随着时效时间的延长,Al-7Si-1.7Mg-0.5Fe-0.2B-RE合金中的析出相逐渐增多,在6h时,析出相弥散分布于组织中。随后,随着时效时间的继续增加,析出相开始聚集长大。合金的抗拉强度、屈服强度随时效时间的延长呈上升趋势,在时效6h时达到峰值,分别为210.2 MPa、174.1 MPa,与未热处理合金相比分别提高了16.0%、22.4%。合金的伸长率随着时效时间的延长呈现逐渐降低的趋势。合金的导电导热性能随着时效时间的延长呈现逐渐上升的趋势,综合性能在时效6h时最为优异。Al-7Si-1.7Mg-0.5Fe-0.2B-RE合金的最佳T6热处理工艺为525℃×10h+180℃×6h。
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