半固態(tài)成形鋁合金材料研究.pdf

1、半固態(tài)金屬加工(SSM)是一種新的近終成形技術(shù)，但由于缺乏適合發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的專用合金，使這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)中的推廣應(yīng)用受到了限制。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文采用熱力學(xué)計(jì)算與半固態(tài)金屬成形原理相結(jié)合的方法，優(yōu)化選擇了Al-Si-Mg系中可能存在的適合半固態(tài)成形的成分范圍，并通過實(shí)驗(yàn)分析，確定出了一種適合半固態(tài)觸變成形的合金成分。結(jié)果表明，采用這種研究方法開發(fā)新合金不僅具有研究周期短、成本低的優(yōu)勢(shì)，而且具有較高的實(shí)用價(jià)值。 通過深入研究半固態(tài)觸變

2、成形與熱力學(xué)之間的關(guān)系，確定出Al-Si-Mg系半固態(tài)合金設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了Si、Mg含量對(duì)合金的固液相溫度區(qū)間、初生相數(shù)量和種類、固相分?jǐn)?shù)對(duì)溫度的敏感性、半固態(tài)成形溫度范圍以及熱處理強(qiáng)化能力的影響規(guī)律，優(yōu)化選擇出成分在Al-(4-6)Si-(2-3)Mg范圍內(nèi)的四種候選合金。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了Si和Mg含量對(duì)半固態(tài)成形工藝過程的影響，發(fā)現(xiàn)增加Si、Mg含量都會(huì)減小固液相溫度區(qū)間和半固態(tài)成形溫度區(qū)間，不利于半固態(tài)

3、成形；但適當(dāng)添加Mg可減小固相分?jǐn)?shù)對(duì)溫度的敏感性，提高半固態(tài)成形的可控性；同時(shí)發(fā)現(xiàn)初生Mg2Si相會(huì)給合金的組織性能帶來不利影響，但是當(dāng)Si/Mg＞3時(shí)，合金中幾乎不出現(xiàn)初生Mg2Si相。在實(shí)驗(yàn)分析并與A356/357合金對(duì)比的基礎(chǔ)上，從四種合金中確定出AlSi6Mg2合金最適合作為半固態(tài)合金。 研究了添加微量鍶對(duì)AlSi6Mg2合金組織性能的影響，結(jié)果表明，添加～400ppm的鍶不僅可改變共晶硅的形態(tài)，而且可以明顯改變初生Mg

4、2Si相的分布和形態(tài)，對(duì)改善合金的組織和力學(xué)性能具有顯著效果，其中合金的塑性提高了1倍以上。 實(shí)驗(yàn)測定了AlSi6Mg2合金的半固態(tài)流變特性，深入研究了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)條件下固相分?jǐn)?shù)、剪切速率對(duì)AlSi6Mg2合金表觀粘度的影響規(guī)律，建立了穩(wěn)態(tài)表觀粘度與固相分?jǐn)?shù)和剪切速率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，結(jié)果表明，與A357合金相比，AlSi6Mg2合金具有良好的流變性能和觸變性能，更適合半固態(tài)成形加工。 研究了AlSi6Mg2合金半固態(tài)觸變壓