热处理对ADC12铝合金组织和性能的影响

摘要

ADC12铝合金属于Al-Si-Cu系可热处理强化的铸造铝合金，ADC12铝硅合金有很好的铸造性能，且铸件强度高、热膨胀系数小、耐腐蚀性能高及切屑性能好。此种合金通过控制加入Cu、Mg、Mn的含量，使合金的综合性能都比较好。ADC12合金的强化机制主要是固溶强化和沉淀强化，一般在人工时效状态下使用。为了使热处理后的ADC12合金保持较好的强化效果，同时又具有较好的热强度和耐磨性，确定优化的热处理工艺参数显得尤为重要。本文就是以优选ADC12合金的热处理工艺参数为主要目的，同时探讨了热处理对ADC12合金微观组织的影响。 本文以ADC12合金为研究对象，以热处理强化为线索，围绕热处理工艺参数的优化，采用组织观察(光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜)、力学性能检测和差热分析相结合的方法对ADC12合金的强化机制和性能进行了研究，主要研究内容和结果如下： (1)按照正交试验设计的方案对合金进行固溶处理和人工时效处理，测试热处理后合金的力学性能确定最佳热处理工艺。通过正交试验设计和极差分析得到此合金的最佳热处理工艺为：固溶处理温度520℃，固溶处理时间5h，人工时效温度170℃，人工时效时间10h。在此最佳热处理工艺所对应的合金性能为：室温σb=283MPa，室温δ=2.52％；高温σb=163MPa，高温δ=4.66％；硬度=125.4HB；磨损量=0.0016g。 (2)研究了热处理对合金微观组织的影响。通过对热处理前后合金进行室温和高温拉伸断口形貌扫描分析发现，热处理使合金的断口形貌发生很大变化，形貌的改变从微观组织上验证了热处理可以使得合金获得较高的延伸率。通过对合金进行金相分析和透射电镜观察发现，热处理后合金中粗大的树枝状的共晶硅形貌发生很大改变，共晶硅熔断并且被球化；强化相在固溶处理过程中溶解，在人工时效过程强化相又弥散析出。这些形态的改变带来了包括合金的抗拉强度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。 (3)研究了固溶保温时间对合金组织和性能的影响和人工时效时间对合金组织和性能的影响。在考察固溶保温时间对合金的组织和性能的影响的实验中发现；合金在520℃进行固溶处理过程中，Al2Cu和Mg2Si等第二相随时间延长逐步固溶，当固溶时间为5小时时，第二相固溶基本完成，而且合金中枝状的共晶硅被溶断并且被很好的球化，7小时后，共晶硅发生粗化；随着固溶处理时间的延长，合金的硬度、抗拉强度先升高到峰值，然后变化不大；随着人工时效时间的延长，合金的硬度和室温抗拉强度先升高后降低，在10h时达到峰值。合金在520℃固溶处理时的最佳时间为5-7h，合金在170℃人工时效的最佳时间为8-10h，这与正交试验确定的最佳工艺条件相符，证明了正交试验结果的正确性和可靠性。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章试验方案

第三章热处理制度的优化选择

第四章热处理前后合金组织与性能的分析

第五章固溶保温时间和时效时间对合金的组织和性能的影响

第六章结论

参考文献

致谢