高性能ZL107合金的优化设计及性能研究

摘要

铸造铝硅合金由于其良好的铸造性能成为铝合金中使用较多、应用范围较广的一种合金系，其中ZLi07合金除了具有良好的铸造性能之外，还具有较好的气密性等综合性能，因而成为工业应用较广的合金之一。由于普通ZLi07合金的力学性能较差，尤其是韧性较差，无法满足某些性能要求较高的零部件的需求，因而限制了该合金在铸件上的应用范围。如何保持ZLl07合金优良铸造性能的同时，不断提高其综合力学性能，扩大其使用范围，始终是材料工作者面临的课题。 本课题从铝合金强韧化理论出发，通过添加合金元素进行成分优化设计，采用正交试验法对ZLi07合金中n、Cd、Zn含量及Sb变质进行优化实验研究。试验中采取不同的热处理工艺，并根据力学性能测试和正交试验结果，考察合金元素加入量、变质剂加入量和热处理工艺对ZLl07合金性能的影响并得出最优化的实验结果。同时，本文还考察了№变质与Sb变质的区别及合金元素Ag的加入对合金性能的影响。 实验结果表明，经过优化设计后的合金成分(wt﹪)为：在ZLl07的基础上添加O.116﹪Ti，0.116﹪Cd，0.043﹪Mg，0.916﹪Zn；优化变质剂为：采用占炉料质量2.5﹪的三元№盐(25﹪NaF+62﹪NaCl+13﹪KCl)变质剂；合适的热处理工艺为：固溶处理为515℃保温5小时后70℃水淬，时效处理为150℃保温n小时后空冷。 经上述优化设计和合适工艺处理后的合金，其力学性能得到大幅度提高，即抗拉强度ob=360.6MPa，延伸率6=3.65﹪，硬度耶=117。因此该铸造铝合金具有比普通ZLl07更优越的力学性能，可以更大程度地满足现代工业生产应用的要求，具有广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2铸造铝合金

1.2.1铝及其合金概述

1.2.2铸造铝合金

1.2.3 ZL107合金的化学成分、组织及性能

1.3国内外铝合金研究现状

1.4选题目的及研究内容

第2章铸造铝合金的熔炼

2.1铸造铝合金的精炼技术及研究进展

2.1.1铸造铝合金的精炼技术

2.1.2精炼技术的新进展

2.2铸造铝合金的晶粒细化

2.2.1细化机理

2.2.2细化方法

2.3铸造铝合金的变质处理

2.3.1变质技术

2.3.2变质机理

第3章实验与测试方法

3.1合金成分设计

3.1.1合金元素对ZL107的作用

3.1.2合金强韧化元素的选择

3.2合金的制备

3.2.1实验用原材料

3.2.2合金的熔炼

3.3合金的热处理

3.3.1热处理原理

3.3.2热处理工艺的操作

3.4力学性能测试

3.4.1拉伸试验

3.4.2硬度试验

3.5合金显微组织分析

3.5.1金相试样的制备与观察

3.5.2扫描电镜观察和能谱分析

第4章ZL107合金成分和热处理工艺设计

4.1实验方法

4.1.1合金成分的设计

4.1.2热处理工艺的设计

4.2实验结果

4.3分析讨论

4.3.1热处理工艺对合金力学性能的影响

4.3.2合金成分的优化分析

第5章ZL107合金的强韧化实验

5.1实验方法

5.2实验结果

5.3分析讨论

5.3.1化学成分分析

5.3.2不同变质剂效果的比较

5.3.3热处理对合金性能的影响

5.3.4Ag元素对合金性能的影响

5.3.5第Ⅱ、Ⅳ组合金与ZL107组织的比较

5.3.6断口分析

第6章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢