噴射成形Al-Si系高硅鋁合金組織與性能的研究.pdf

1、高硅含量鋁合金是極具前途的用于航空航天電子器件、汽車發(fā)動機、空調(diào)機等輕質(zhì)、低膨脹、高耐磨材料,而硅相粗大是妨礙其應(yīng)用的關(guān)鍵。利用快速凝固技術(shù)制備這類合金,可使硅相明顯細(xì)化,從而改善各項性能。
　　本論文利用江蘇豪然噴射成形合金有限公司自主研發(fā)的雙噴嘴掃描噴射成形技術(shù),制備了27％Si-Al、42％Si-Al、50％Si-Al一系列不同硅含量的高硅鋁合金,采用熱等靜壓技術(shù)對合金進(jìn)行了致密化處理,獲得了φ400mm×700mm大規(guī)格的

2、硅鋁合金。通過室溫力學(xué)性能測試、熱膨脹系數(shù)測試及摩擦磨損性能試驗,采用光學(xué)金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡等手段對顯微組織和性能進(jìn)行了研究。分析了硅含量對噴射成形硅鋁合金微觀組織、熱膨脹性能的影響,利用UMT-2摩擦磨損試驗機,研究了加載力、轉(zhuǎn)速、溫度等對硅鋁合金摩擦磨損性能的影響。主要研究成果如下:
　　噴射成形態(tài)組織與鑄造態(tài)組織相比,初生硅相明顯細(xì)化,呈均勻彌散分布,富Al相圍繞Si相間隙呈網(wǎng)絡(luò)分布。隨著硅含量的增加,合金凝

3、固區(qū)間增大,初生硅相的數(shù)量增加,平均尺寸增大,由全部顆粒狀分布逐漸演化呈部分顆粒、部分骨架狀分布,這種均勻彌散分布的結(jié)構(gòu)有利于降低合金的熱膨脹系數(shù)。
　　利用熱膨脹儀研究了合金的熱膨脹系數(shù),隨著溫度的升高,合金的熱膨脹系數(shù)逐漸增大。室溫至200℃時,27％Si-Al、42％Si-Al、50％Si-Al合金熱膨脹系數(shù)分別為14.76×10-6K-1、9.75×10-6K-1、9.29×10-6K-1;隨著硅含量的增加,合金的熱膨脹系

4、數(shù)逐漸降低,通過硅含量的調(diào)整,可以控制合金的熱膨脹系數(shù)。
　　經(jīng)熱等靜壓致密化處理后,隨著硅含量的增加,合金的抗拉強度和抗彎強度呈下降趨勢。27％Si-Al、42％Si-Al、50％Si-Al合金的平均抗拉強度分別為196MPa、143MPa、135MPa;三點抗彎強度分別為260 MPa、232 MPa、228 MPa;27％Si-Al合金的延伸率為9.5％,42％Si-Al與50％Si-Al合金的延伸率不超過1％。由于硅含量的

5、增加,合金的延伸率迅速下降,塑性、韌性降低。
　　利用UMT-2摩擦磨損儀研究了合金的摩擦磨損性能,隨著硅含量的增加,摩擦系數(shù)呈上升趨勢,27％Si-Al合金磨痕主要以鋁基體相的塑性變形為主,存在少量的磨屑,42％Si-Al合金和50％Si-Al合金,存在著大量初生硅相斷裂、剝落、脫落的現(xiàn)象,磨損機理由粘著磨損為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟チ夏p;加載力的上升,使得摩擦系數(shù)總體呈下降趨勢,這與載荷增加使得初生硅相脫落、碎化,形成轉(zhuǎn)移膜而發(fā)生三體