亞共晶和共晶鋁硅合金強(qiáng)流脈沖電子束表面改性研究.pdf

1、亞共晶和共晶鋁硅合金作為重要的鑄造合金，由于具有熱膨脹系數(shù)低、密度小、比強(qiáng)度高、耐磨性和耐蝕性好等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于汽車制造及航空航天等領(lǐng)域。但在傳統(tǒng)鑄造條件下，亞共晶和共晶鋁硅合金組織中普遍存在的針狀共晶硅惡化了合金的性能，從而限制了其工業(yè)應(yīng)用范圍。強(qiáng)流脈沖電子束是近年來(lái)得到迅速發(fā)展的一種新型表面改性技術(shù)，通過(guò)電子束照射材料表面，材料表面發(fā)生快速熔化和快速凝固的現(xiàn)象，達(dá)到常規(guī)表面處理方法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊改性效果。
　　本文采

2、用強(qiáng)流脈沖電子束對(duì)鑄造鋁硅合金(Al-10Si和Al-12.6Si)進(jìn)行表面改性處理，以細(xì)化針狀共晶硅為主要目的，深入研究脈沖電子束作用下合金表面微觀組織的變化，及不同脈沖次數(shù)處理對(duì)合金表面硬度和耐磨性的影響。Al-10Si和Al-12.6Si合金經(jīng)強(qiáng)流脈沖電子束處理后實(shí)現(xiàn)表面快速熔凝，共晶硅溶入鋁基體(α-Al)中形成過(guò)飽和固溶體，表現(xiàn)為針狀共晶硅消失;表面出現(xiàn)純鋁顆粒;高脈沖次數(shù)處理下合金表面反復(fù)熔化現(xiàn)象明顯，“熔坑”形貌消失，表層

3、組織結(jié)構(gòu)更加致密。Al-10Si和Al-12.6Si合金截面組織分析結(jié)果表明重熔層厚度隨著脈沖次數(shù)逐漸增加，重熔層變厚。XRD結(jié)果指出改性后合金表層晶粒得到細(xì)化，Al晶格常數(shù)減小，晶格發(fā)生畸變。強(qiáng)流脈沖電子束處理前后對(duì)合金表面宏觀硬度進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明合金經(jīng)電子束處理后，Al-10Si和Al-12.6Si合金表面硬度都隨脈沖次數(shù)的增加明顯增大;Al-10Si硬度數(shù)值由處理前的1454MPa增加到35次處理的1752MPa，合金表面硬度

4、提高了20％;Al-12.6Si硬度數(shù)值由處理前的1554MPa增加到1804MPa，合金表面硬度提高了16％，兩種合金經(jīng)過(guò)35次脈沖處理結(jié)束后，合金表面的硬度值最大。經(jīng)過(guò)電子束處理后，兩種合金的耐磨性與原始樣品相比均有所提高，而且隨著脈沖次數(shù)的增加耐磨性出現(xiàn)增大的趨勢(shì)。Al-12.6Si合金經(jīng)5次、15次和25次脈沖處理后磨損量依次下降22％，44％，77％，其中表明25次脈沖下合金耐磨性最好。Al-10Si合金摩擦系數(shù)分析結(jié)果表明經(jīng)