Al-Si-Li合金的组织与性能研究

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Al-Si合金中加入合金元素Li,可以改变硅的生长形貌,降低合金密度,同时还可以提高合金的强度。然而,目前关于Al-Si-Li合金方面的研究较少,因此,对该类铝合金的探索研究对拓展铝合金应用范围具有重要的理论价值和实际意义。本论文采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差热分析技术、X射线衍射物相分析、维氏硬度测试、电导率测试以及拉伸性能测试等方法对不同成分的Al-Si-Li合金进行组织形貌观察和性能测试等基础性研究,在此基础上制定合理的固溶处理和时效处理制度,并且对Al-Si-Li合金在时效过程中沉淀相析出的演变规律和相应的动力学进行了初步探讨。铸态Al-Si-Li合金微观组织主要为初生α-Al及Al+Si共晶相和Al+AlLiSi+Si共晶相组成,共晶组织中的AlLiSi相为网状,Si相呈块状。随着合金元素含量增加,共晶相的含量增加,合金的硬度增加,电导率降低。不同成分Al-Si-Li合金经热挤压后,在不同固溶和时效条件热处理条件下进行热处理,根据合金的硬度和电导率的变化规律,确定Al-Si-Li合金固溶热处理制度为5500C×1h,时效热处理制度为200℃×6h。与固溶状态相比,效处理后合金的屈服强度和抗拉强度均提高,而延伸率降低,表明Al-Si-Li合金具有时效强化现象。时效处理后,合金的屈服强度和抗拉强度随着合金元素含量增加先增加而后有所降低,其中S2合金的屈服强度和抗拉强度最高,S2合金时效后屈服强度和抗拉强度分别为217MPa和223MPa,而仅固溶处理后合金的屈服强度和抗拉强度分别为73MPa和116MPa,与固溶态合金相比,时效后S2合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了 197%和92%。对时效后合金的微观组织观察,发现基体析出相为针条状,与基体完全共格,晶界析出相为块状,且晶界附近存在无析出带。借助DSC热分析对不同成分Al-Si-Li合金的时效动力学进行了研究。结合TEM微观组织观察及基于DSC的时效动力学分析,确定Al-Si-Li合金时效过程中的析出序列为:过饱和固溶体→原子团簇→GP区→L”相→L’相→AlLiSi 相。
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