运用D实验设计优化电磁搅拌铸造A357−SiC纳米复合材料的力学性能

摘要

采用D实验优化设计(DODOE)方法,对A357-SiC纳米复合材料的电磁搅拌铸造工艺进行研究。以DX-7软件获得的9个随机实验设计方案为主要目标,在3种不同的频率(10、35和60 Hz)下制备不同SiC含量(0.5%、1.0%和1.5%,质量分数)的A357-SiC纳米复合材料。用扫描电镜和光学显微镜对其显微组织演变进行表征,并通过硬度和室温单轴拉伸试验对其力学性能进行研究。结果表明,SiC纳米颗粒的均匀分布使材料的显微组织由枝晶向非枝晶态演化,晶粒尺寸减小73.9%。此外,基于DODOE获得的屈服强度和极限抗拉强度的F值分别为44.80和179.64,表明该模型具有显著性,变量(SiC含量和搅拌频率)选取合适。结果表明,最佳搅拌频率为60 Hz,最佳SiC含量为1.5%(质量分数),在此条件下,A357-SiC纳米复合材料的屈服强度和极限抗拉强度分别为120和188 MPa,比铸态试样的分别提高57.7%和57.9%。