稀土钇、钪及时效工艺对A357合金组织与性能的影响

摘要

A357合金是一种典型的亚共晶Al-Si-Mg合金，由于它有优良的铸造性能和力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车等工业领域。本文以A357合金为研究对象，利用金相显微镜、布氏硬度机、万能电子拉伸机、XRD和扫描电镜等分析测试仪器，通过在熔体中添加Al-5Ti-B、Al-10Sr、微量Sc和Y，研究细化变质剂对合金组织性能的影响，以期通过优化熔体细化变质工艺，改善合金组织与力学性能。
　　研究表明：0.3％Y、0.3%Sc均能明显细化合金的α-Al晶粒，并改善共晶硅的形态，但Y的细化效果不及等量Sc；0.3%Y、0.2%Sc能够明显改变共晶硅的形貌，具一定的变质效果，但Y对共晶硅的变质效果强于Sc。Y提高合金铸态力学性能幅度也要大于Sc。
　　将Y与传统Al-5Ti-B+Al-10Sr细化变质联合添加，三者之间未见相互干扰作用。与传统Al-5Ti-B+Al-10Sr细化变质效果相比，添加稀土Y使α-Al二次枝晶间距从15.4 um变成14.1 um，小幅增加细化效果；添加稀土Y明显强化对共晶硅的变质效果；在传统 Al-5Ti-B+Al-10Sr细化变质处理的基础上添加稀土Y，合金抗拉强度和延伸率分别提升了4.5%和0.5%。
　　在添加Al-5Ti-B和Sr的基础上，添加稀土Y后，并未明显改变合金的最佳固溶温度和时效温度，其最佳的时效工艺为548℃固溶处理12 h+175℃时效6 h。与经传统Al-5Ti-B+Al-10Sr细化变质处理的合金相比，再添加稀土Y使合金热处理后的抗拉强度提升2.1%、延伸率提升29%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 亚共晶铝硅合金的研究现状

1.3 A357合金研究现状

1.4 稀土在铝合金中的应用

1.5 论文的研究内容和意义

第2章 实验方法

2.1 合金成分

2.2 熔体处理剂

2.3 试样的制备

2.4 固溶时效处理

2.5 分析测试方法

第3章 稀土钪和钇对A357合金组织和性能的影响

3.1 Y和Sc对A357合金铸态组织α-Al的细化作用

3.2 Y、Sc对A357合金铸态组织中硅的变质作用

3.3 Y、Sc对A357合金铸态力学性能的影响

3.4 Y和Sc的细化变质机理

3.5 结论

第4章 稀土Y对Al-5Ti-B、Sr细化变质A357合金效果的影响

4.1 Y对Sr变质效果的影响

4.2 Y对Al-5Ti-1B细化α-Al效果的影响

4.3 Y与Sr、Al-5Ti-1B对A357合金力学性能的影响

4.4 断口分析

4.5 分析与讨论

4.6 本章小结

第5章 含钇A357合金的热处理工艺及力学性能

5.1 A357合金的传统热处理工艺

5.2 含钇A357合金的热处理工艺

5.3 稀土Y对A357合金热处理态组织与性能的影响

5.4 断口分析

5.5 分析与讨论

5.6 本章小结

第6章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果