高鋁鋅基合金組織及性能的研究.pdf

1、高鋁鋅基合金憑借良好的機(jī)械性能、鑄造性能、耐磨性能以及成本低、能耗小成為金屬材料研究的熱點(diǎn)之一。隨著合金中鋁含量的提高，合金的室溫、高溫力學(xué)性能、耐磨性以及價格優(yōu)勢愈顯突出。本文對Al≥27％的高鋁鋅基合金進(jìn)行了研究，對合金的顯微組織及性能之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，旨在提高合金的綜合性能，擴(kuò)大高鋁鋅基合金的應(yīng)用范圍。本研究采用光學(xué)金相分析（OM），掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、X射線分析（XRD）、顯微硬度、拉伸性能、沖擊韌度、尺

2、寸穩(wěn)定性能、磨損性能等分析和測試手段，較系統(tǒng)地研究了Al含量對高鋁鋅基合金顯微組織和力學(xué)性能的影響及作用機(jī)理，Bi、Sb合金元素對綜合性能最優(yōu)的ZA40合金組織及性能的影響。主要研究內(nèi)容如下： ⑴在高鋁鋅基合金中增大Al含量，組織中α相數(shù)量增多，α相和η相均得到細(xì)化，ZA40合金中α相溶解Zn、Cu元素較ZA27提高49．3％，固溶強(qiáng)化作用增強(qiáng)。ZA40合金中硬質(zhì)點(diǎn)相有ε（CuZn5）、Cu3Al2及CugAl4。 ⑵隨

3、Al含量的提高，合金力學(xué)性能提高，室溫下強(qiáng)度提高9．19％，硬度提高13．5％，韌性提高44．75％，塑性有所下降，高溫抗拉強(qiáng)度比ZA27提高37．5％。高溫時效處理可使富Al的α相更穩(wěn)定，提高合金的尺寸穩(wěn)定性。合金的耐磨性提高，在高速重載的條件下，ZA40合金磨損量、摩擦系數(shù)、摩擦力矩分別為ZA27合金的30．8％、64％、63．6％。 ⑶在高鋁鋅基合金中添加Bi元素，可使合金的組織細(xì)化，Bi以單質(zhì)團(tuán)簇狀存在于晶界處，使合金韌

4、性有所下降。Bi由于自身特有的物理性質(zhì)，可以提高合金的尺寸穩(wěn)定性，在經(jīng)過150℃、200h保溫后尺寸變化率減小22．2％，再次經(jīng)過96℃、50h保溫后尺寸變化率減小67．25％。在高速800N的情況下可使合金的磨損量減小12．77％。Bi含量1．0％左右性能最好。 ⑷在高鋁鋅基合金中添加Sb元素，使α枝晶鈍化，提高合金硬度，合金中Sb與Zn形成化合物Sb3Zn4，存在于晶界處使合金韌性有所下降。Sb3Zn4化合物的出現(xiàn)消耗了Zn