Er和Al2O3对过共晶Al-20%Si合金微观组织与力学性能的影响

摘要

变质作为一种有效的合金强化手段有着广阔的研究领域和应用前景。Er和γ-Al2O3都能对合金组织起到有效变质及细化的作用，是提高铝硅合金组织及性能的理想变质剂。本文主要研究过共晶Al-20％Si合金中添加Er和γ-Al2O3后对其微观组织与力学性能的影响，确定最佳的变质剂加入量。本文通过将Er和γ-Al2O3分别加入到Al-20％Si合金中进行变质，得出如下结论:
　　 (1)Er的强化作用主要是细晶强化以及第二相强化，它主要分布在α-(Al)相中、晶界处，以化合物Al3Er的形式存在。随着Er的加入量增加，硅的尺寸由大逐渐变小，组织逐渐细化，Er的含量在1％时，过共晶Al-20％Si合金细化效果最好;合金抗拉强度最高，摩擦性能最好。在拉伸加载条件下，过共晶Al-20％Si合金发生以脆性断裂为主的韧脆混合断裂特征，并随着Er的加入量增加越来越向着韧性断裂发展，当Er的含量在1％时韧性断裂特征最明显。
　　 (2)在过共晶Al-20％Si合金中添加变质剂NH4Al(SO4)2，原位分解生成γ-Al2O3。γ-Al2O3的强化作用主要是细晶强化及第二项强化，它主要分布在硅相的核心处，起到异质核心的作用。随着γ-Al2O3加入量的增加，硅的尺寸逐渐变小，组织得到细化，当γ-Al2O3的加入量在0.8％时，过共晶Al-20％Si合金细化效果最好，摩擦性能最佳。

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 铝及铝硅合金发展的历史背景及国内外应用现状

1．1．1 铝及铝硅合金发展的历史背景

1．1．2 铝及铝硅合金国内外应用现状

1．2 Al-Si合金的组织及性能

1．3 Al-Si合金强化途径研究的现状

1．3．1 变质处理

1．3．2 热处理

1．3．3 形变处理

1．4 Al-Si合金细化变质机理研究现状

1．4．1 异质形核理论

1．4．2 晶体生长过程影响理论

1．4．3 综合变质机理

1．5 复合相强化

1．5．1 Er合金化过共晶Al-Si合金的发展

1．5．2 Al2O3应用于Al-Si合金的发展

1．6 课题的研究意义和目的

1．6．1 研究意义

1．6．2 研究目的

第2章 试验材料及方法

2．1 试验方案设计

2．2 试验合金成份设计

2．3 试验材料及方法

2．3．1 试验材料

2．3．2 试验方法

2．4 金相组织观察及成分分析

2．4．1 金相组织观察

2．4．2 合金组织成分分析

2．5 机械性能测试

2．5．1 拉伸试验

2．5．2 摩擦试验

2．6 断口分析

第3章 Er对过共晶Al-20％Si合金组织与性能的影响

3．1 引言

3．2 Er对Al-Si合金铸态组织的影响

3．2．1 Er的存在与分布研究

3．2．2 铸态组织的变化

3．3 Er对Al-Si合金性能的影响

3．3．1 拉伸试验

3．3．2 摩擦试验

3．4 本章小结

第4章 γ-Al2O3对过共晶Al-20％Si合金组织与性能的影响

4．1 引言

4．2 γ-Al2O3对Al-Si合金铸态组织的影响

4．2．1 γ-Al2O3的存在与分布研究

4．2．3 铸态组织的变化

4．3 γ-Al2O3对Al-Si合金性能的影响

4．3．1 拉伸试验

4．3．2 摩擦试验

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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