Al-Mn合金的固液混合鑄造研究.pdf

1、本論文采用了一種全新的材料制備工藝一固液混合鑄造技術制備了Al-Mn合金坯料。所謂固液混合鑄造技術是指在過熱的合金熔體中加入大量的同種合金粉末或潤濕性好的異種合金粉末,經(jīng)強烈均勻的攪拌后進行鑄造或各種熱加工的一種材料制備工藝。 論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:制備了Al-Mn合金粉末與母合金,研究了固液混合鑄造工藝過程,初步探索并掌握了固液混合鑄造工藝條件,觀察了鑄坯及其后續(xù)熱加工材料的微觀組織,檢測了后續(xù)加工材料的室溫力學性能與耐

2、磨性能,并對固液混合鑄造Al-Mn合金坯料的觸變成形進行了有益的探索。 將預先制備好的Al-Mn合金粉末按一定的比例加入到自行設計的攪拌裝置里,并同時對Al-Mn合金熔體和粉末進行強烈均勻攪拌達到均勻狀態(tài),使之變成半固態(tài)漿料,將獲得的半固態(tài)漿料進行壓鑄成形制備棒材,并對擠壓所得的材料進行顯微組織觀察和力學性能測試。Al-Mn合金半固態(tài)漿料轉(zhuǎn)移溫度為800℃,半固態(tài)轉(zhuǎn)移時間小于10秒。由于合金熔體存在一定的過熱度,粉末加入后出現(xiàn)顆粒部分融

3、解現(xiàn)象,使得粉末與熔體之間形成良好的冶金結合,同時又基本保持了粉末的快速凝固組織結構。另外,在半固態(tài)溫度下進行壓力加工有利于粉末團聚體的進一步分散。 實驗結果表明:在固液混合鑄造工藝中粉末的加入對合金組織中的初晶錳和合金基體組織具有很好的細化效果,半固態(tài)漿料的熱擠壓抗力明顯小于全固態(tài)熱擠壓抗力。隨著加粉量的增加和粉末粒度的減小,固液混合鑄造Al-Mn合金坯料的力學性能隨之升高。采用該技術獲得的Al-Mn合金坯料的金相顯微組織均勻,晶粒細

4、小,呈等軸狀或近等軸狀(薔薇狀),熱擠后合金的力學性能為:σb=130MPa,σ0.2=80MPa,δ=1％,優(yōu)于傳統(tǒng)鑄造和半固態(tài)鑄造合金,使難以應用的高錳鋁合金有了應用可能。 采用固液混合鑄造技術制備的高錳鋁合金的平均摩擦系數(shù)為0.46,顯著優(yōu)于鑄造合金和不加粉攪拌狀態(tài)的性能。在200~300℃仍然以磨粒磨損為主,在300℃以上才是粘著磨損,并且其耐磨性能隨著粉末量的增加而增加。 該技術工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、能成形復雜形狀件和大件等