热处理温度和时间对热挤压al18wt.%si合金组织和性能的影响(附件)【字数：10685】
摘 要摘 要过共晶铝硅合金因其密度低、强度高、耐磨性优良、尺寸稳定性能良好等优良，广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。本实验主要研究热处理温度和时间等具体的工艺参数对含硅量18%的热挤压Al-Si合金棒材组织及其性能的影响。对Al-18wt.%Si合金试样进行不同温度和时间的固溶处理和人工时效热处理后，采用扫描电镜、金相显微镜、XRD衍射仪等仪器观察材料的显微组织，以及万能拉伸试验机、洛氏硬度仪测试其力学性能。 实验结果表明热挤压Al-18wt.%Si合金棒材最佳固溶处理温度为525℃；适宜的固溶处理保温时间为60min~80min；该种热挤压Al-18wt.%Si合金棒材最佳时效温度为170℃，时效时间为4h。关键词Al-18wt.%Si合金；固溶处理；人工时效；热挤压。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 铝及铝合金的概况 1
1.1.1 铝合金的基本性质 1
1.1.2 铝合金的性能 1
1.1.3 铝合金的分类 2
1.2 铝硅合金的相图分析 4
1.3 铝硅合金热处理特点 5
1.4 硅铝合金组织 5
1.5 铝硅合金性能改善的途径 6
1.5.1 热处理 7
1.5.2 变质处理 7
1.5.3 合金化 7
1.5.4 塑性变形 8
1.6 本课题的研究意义和研究内容 8
1.6.1 研究意义 8
1.6.2 研究内容 9
第二章 实验内容 10
2.1 实验材料与设备 10
2.1.1 实验材料 10
2.1.2实验设备及仪器 10
2.2 实验步骤 11
2.3 实验主要应用装置及使用原理 11
2.3.1 切割机床 11
2.3.2 箱式电阻炉 12
2.4 Al18wt.%Si合金组织性能和力学性能研究 12
2.4.1 Al18%Si合金金相形貌观察分析 12
2.4.2 Al18wt.%Si合金硬度测试 13
2.4.3 Al18% *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
Si合金拉伸试验 13
2.4.4 Al18%Si合金断口分析 13
第三章 实验结果与分析 14
3.1 固溶处理温度对金相组织和力学性能的影响 14
3.1.1 合金金相组织分析 14
3.1.2 合金力学性能测试 15
3.2 固溶处理时间对抗拉强度的影响 15
3.3 时效处理温度对抗拉强度的影响 16
3. 4 时效时间对合金抗拉强度的影响 17
3.5 固溶处理加时效对力学性能和组织的影响 18
3.5.1 通过单向拉伸分析不同的热处理工艺对力学性能的影响 18
3.6 通过观察断口形貌分析热处理对材料组织的影响 21
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1 铝及铝合金的概况
1.1.1 铝合金的基本性质
铝是13号元素，相对分子质量为27，是地壳中含量最多的金属元素，占地壳总元素含量的8.3%；硅是地壳中含量仅次于氧的非金属元素，含量高达27%，在非金属固体元素中排第一。铝在元素周期表中位置是第三主族的碱土金属元素行列，在所有元素中，位列第13位，相对分子质量是26.981，纯铝的密度2.699g/cm3,纯铝的熔点是660.24℃，铝的表面有金属光泽，具有很强的延展性，其空间点阵是面心立方晶体并且无同素异构转变。硅在元素周期表中是位列第四主族的中性元素，在元素周期表中位列第14位，其相对分子质量是28.085。在世界范围内铝和铝合金是用量最大用途最广的有色金属材料，用量仅次于钢铁材料[1]。铝硅合金因其价格低廉，制取方便，广泛应用于机械电气工程，轻重工业，国防建设等大型领域[2]。在汽车发动机活塞，气缸盖，变速器盖，传动设置等部件的制备，应用前景非常光明[3],对于制备高性能的汽车活塞耐磨材料具有深远的意义[4]。铝合金是使用最多，用途最广的轻质合金。因其密度小，质量轻，比强度大，耐磨性能高，有自润滑效果，导电导热性能良好，铸造成形性好、焊接性好和机械加工性能优良。因其长时间放置可在表面形成致密的氧化铝薄膜，有极强的耐蚀性，成为21世纪不可替代的最重要的轻质合金组成材料。在国名经济中扮演不可替代的角色。
1.1.2 铝合金的性能
铝硅系合金，主要合金元素是铝和硅，具有良好的力学性能和机械性能，可通过各种方式进行强化处理，典型的有变质处理加热处理强化。铝硅合金因硅的加入具有较高的强度和硬度、抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损、无应力腐蚀破裂倾向、良好的成形性和焊接性、极佳的工艺性。由于其综合性能良好，该系合金主要可用于生产对强度，硬度，腐蚀要求高的飞机零件、汽车精密部件、大型结构构件、发动机活塞气缸盖、以及在常温下广泛使用的构件。本实验主要研究固溶处理的温度，淬火保温的时间，水冷停留时间，人工时效的温度及时间对铝硅合金棒材组织和性能的影响，确定最佳的固溶处理参数和时效工艺，为该系列铝硅合金的生产提供生产参数和理论依据，以及更深入的了解其使用范畴。
1.1.3 铝合金的分类
根据常规的分类方法，铝合金大致可分为两大类：铸造铝合金和形变铝合金。铝合金按照能否进行热处理强化，又分为可热处理强化的铝合金和不可热处理强化的形变铝合金，对于不可以热处理强化铝合金一般情况下只能通过冷变形来提高其工艺性能和使用性能，不可热处理强化的铝合金主要包含防锈铝、高纯铝、工业高纯铝；可热处理强化的铝合金可承受各种形式的冷热加工，如通过淬火加时效的热处理工艺可显著提高材料的力学性能，一般也可通过变质处理加热处理相结合的方式，使可热处理强化的铝合金的工艺性能大幅度提高，它主要分为硬铝、超硬铝、锻铝。形变铝合金前期生产工艺大致和铸造铝合金类似，先通过熔炼铸成钢钉，然后再通过各种形式的加工制成各种型号的管材、棒材、型材。根据主添加元素的不同，铸造铝合金主要分为四大类，即铝硅系、铝镁系、铝铜系、铝锌系。铝铜合金的具有极佳的工艺性能和力学性能，不仅强度高而且超级耐磨，主要用于承受载荷摩擦较大的部位；铝镁合金比重小、耐腐蚀、耐冲击、冲击强度高、适用于承受冲击载荷硅及腐蚀环境介质中，如舰船配件部位，因其比重轻，在汽车飞机等领域得到了广泛的应用；铝锌合金因其价格低廉性能不错，成为用量最大的日用合金，其铸造性能、成型性能、焊接性能都较良好，广泛应用于汽车、舰船、飞机等部位；铝硅合金的主要添加元素是硅，并含有少量的辅助元素，如铜、镁等。硅是铝硅合金的主要组成元素，随着生产工艺和技术水平的提高，硅在轻质合金中得到了越来越广泛的使用。铝硅合金不仅是用量最大用途最广的铸造铝系合金，而且也是目前用量最大用途最广的轻质合金，其生产历史也最为悠久。伴随着生产工艺和技术水平的提升，形变铝合金也得到了大幅度生产。在锻压铝合金和铸造铝合金领域，中国的生产技术生产能力都居于世界领先地位。和其他合金系铝合金相比，铝硅系合金结晶温度范围最小，最重要的是，大量的结晶潜热大的单晶硅的出现，使铝硅合金即使在凝固点温度附近仍具有良好的塑性和韧性，其他系铝硅合金都不具备这一性能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 铝及铝合金的概况 1
1.1.1 铝合金的基本性质 1
1.1.2 铝合金的性能 1
1.1.3 铝合金的分类 2
1.2 铝硅合金的相图分析 4
1.3 铝硅合金热处理特点 5
1.4 硅铝合金组织 5
1.5 铝硅合金性能改善的途径 6
1.5.1 热处理 7
1.5.2 变质处理 7
1.5.3 合金化 7
1.5.4 塑性变形 8
1.6 本课题的研究意义和研究内容 8
1.6.1 研究意义 8
1.6.2 研究内容 9
第二章 实验内容 10
2.1 实验材料与设备 10
2.1.1 实验材料 10
2.1.2实验设备及仪器 10
2.2 实验步骤 11
2.3 实验主要应用装置及使用原理 11
2.3.1 切割机床 11
2.3.2 箱式电阻炉 12
2.4 Al18wt.%Si合金组织性能和力学性能研究 12
2.4.1 Al18%Si合金金相形貌观察分析 12
2.4.2 Al18wt.%Si合金硬度测试 13
2.4.3 Al18% *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
Si合金拉伸试验 13
2.4.4 Al18%Si合金断口分析 13
第三章 实验结果与分析 14
3.1 固溶处理温度对金相组织和力学性能的影响 14
3.1.1 合金金相组织分析 14
3.1.2 合金力学性能测试 15
3.2 固溶处理时间对抗拉强度的影响 15
3.3 时效处理温度对抗拉强度的影响 16
3. 4 时效时间对合金抗拉强度的影响 17
3.5 固溶处理加时效对力学性能和组织的影响 18
3.5.1 通过单向拉伸分析不同的热处理工艺对力学性能的影响 18
3.6 通过观察断口形貌分析热处理对材料组织的影响 21
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1 铝及铝合金的概况
1.1.1 铝合金的基本性质
铝是13号元素，相对分子质量为27，是地壳中含量最多的金属元素，占地壳总元素含量的8.3%；硅是地壳中含量仅次于氧的非金属元素，含量高达27%，在非金属固体元素中排第一。铝在元素周期表中位置是第三主族的碱土金属元素行列，在所有元素中，位列第13位，相对分子质量是26.981，纯铝的密度2.699g/cm3,纯铝的熔点是660.24℃，铝的表面有金属光泽，具有很强的延展性，其空间点阵是面心立方晶体并且无同素异构转变。硅在元素周期表中是位列第四主族的中性元素，在元素周期表中位列第14位，其相对分子质量是28.085。在世界范围内铝和铝合金是用量最大用途最广的有色金属材料，用量仅次于钢铁材料[1]。铝硅合金因其价格低廉，制取方便，广泛应用于机械电气工程，轻重工业，国防建设等大型领域[2]。在汽车发动机活塞，气缸盖，变速器盖，传动设置等部件的制备，应用前景非常光明[3],对于制备高性能的汽车活塞耐磨材料具有深远的意义[4]。铝合金是使用最多，用途最广的轻质合金。因其密度小，质量轻，比强度大，耐磨性能高，有自润滑效果，导电导热性能良好，铸造成形性好、焊接性好和机械加工性能优良。因其长时间放置可在表面形成致密的氧化铝薄膜，有极强的耐蚀性，成为21世纪不可替代的最重要的轻质合金组成材料。在国名经济中扮演不可替代的角色。
1.1.2 铝合金的性能
铝硅系合金，主要合金元素是铝和硅，具有良好的力学性能和机械性能，可通过各种方式进行强化处理，典型的有变质处理加热处理强化。铝硅合金因硅的加入具有较高的强度和硬度、抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损、无应力腐蚀破裂倾向、良好的成形性和焊接性、极佳的工艺性。由于其综合性能良好，该系合金主要可用于生产对强度，硬度，腐蚀要求高的飞机零件、汽车精密部件、大型结构构件、发动机活塞气缸盖、以及在常温下广泛使用的构件。本实验主要研究固溶处理的温度，淬火保温的时间，水冷停留时间，人工时效的温度及时间对铝硅合金棒材组织和性能的影响，确定最佳的固溶处理参数和时效工艺，为该系列铝硅合金的生产提供生产参数和理论依据，以及更深入的了解其使用范畴。
1.1.3 铝合金的分类
根据常规的分类方法，铝合金大致可分为两大类：铸造铝合金和形变铝合金。铝合金按照能否进行热处理强化，又分为可热处理强化的铝合金和不可热处理强化的形变铝合金，对于不可以热处理强化铝合金一般情况下只能通过冷变形来提高其工艺性能和使用性能，不可热处理强化的铝合金主要包含防锈铝、高纯铝、工业高纯铝；可热处理强化的铝合金可承受各种形式的冷热加工，如通过淬火加时效的热处理工艺可显著提高材料的力学性能，一般也可通过变质处理加热处理相结合的方式，使可热处理强化的铝合金的工艺性能大幅度提高，它主要分为硬铝、超硬铝、锻铝。形变铝合金前期生产工艺大致和铸造铝合金类似，先通过熔炼铸成钢钉，然后再通过各种形式的加工制成各种型号的管材、棒材、型材。根据主添加元素的不同，铸造铝合金主要分为四大类，即铝硅系、铝镁系、铝铜系、铝锌系。铝铜合金的具有极佳的工艺性能和力学性能，不仅强度高而且超级耐磨，主要用于承受载荷摩擦较大的部位；铝镁合金比重小、耐腐蚀、耐冲击、冲击强度高、适用于承受冲击载荷硅及腐蚀环境介质中，如舰船配件部位，因其比重轻，在汽车飞机等领域得到了广泛的应用；铝锌合金因其价格低廉性能不错，成为用量最大的日用合金，其铸造性能、成型性能、焊接性能都较良好，广泛应用于汽车、舰船、飞机等部位；铝硅合金的主要添加元素是硅，并含有少量的辅助元素，如铜、镁等。硅是铝硅合金的主要组成元素，随着生产工艺和技术水平的提高，硅在轻质合金中得到了越来越广泛的使用。铝硅合金不仅是用量最大用途最广的铸造铝系合金，而且也是目前用量最大用途最广的轻质合金，其生产历史也最为悠久。伴随着生产工艺和技术水平的提升，形变铝合金也得到了大幅度生产。在锻压铝合金和铸造铝合金领域，中国的生产技术生产能力都居于世界领先地位。和其他合金系铝合金相比，铝硅系合金结晶温度范围最小，最重要的是，大量的结晶潜热大的单晶硅的出现，使铝硅合金即使在凝固点温度附近仍具有良好的塑性和韧性，其他系铝硅合金都不具备这一性能。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/gfzcl/220.html
