喷射成形高硅铝合金热处理工艺及耐磨性的研究

论文摘要

本文以喷射成形高硅铝合金Al-22%Si-4.5%Fe-1.5%Mg-4.5%Cu（以下简称高硅铝合金）为研究对象,利用正交实验,确定了该合金的最佳热处理工艺;利用光学显微镜、扫描电镜及X衍射等手段,分析了挤压态合金及热处理态合金的显微组织;对合金时效硬化特性及时效析出过程机理进行了探讨;最后分析了热处理对合金耐磨性的影响。喷射成形高硅铝合金的最佳T6热处理工艺为:530℃固溶2h,水淬,220℃时效4h,空冷。挤压态喷射成形高硅铝合金的基体上分布着大量的细小的颗粒状硅相及β（Al5FeSi）、Al8Si6Mg3Fe、FeSi2、Al8Fe2Si等金属间化合物,硅相平均大小为10μm。合金在固溶处理过程中伴随着第二相粗化和小尺寸相的溶解。同时α-Al基体晶粒有所长大,但长大不明显。合金在时效处理过程中析出相逐渐增多,随着时效时间的延长,析出相达到饱和状态后尺寸开始增大。在最佳T6热处理条件下,合金中有新的细小第二相析出,硅相尺寸未见明显变化。在180℃、200℃、220℃下,喷射成形高硅铝合金随着时效温度的升高硬度升高,合金的峰时效时间随时效温度升高而缩短,分别为4h、3h、3h。喷射成形合金中含有大量的空位,空位在随后的时效过程中发生回复,空位对合金时效过程中第二相析出与长大有重要影响。对合金电阻率的研究可以看出,喷射成形合金时效过程中空位浓度衰减速度快,使合金的溶质原子扩散速度加快,从而促进了第二相析出和长大速度,导致合金时效过程缩短。挤压态和T6热处理态高硅铝合金随磨损时间的延长,磨损质量损失持续增加,在10N、20N、30N三种载荷下合金质量损失和时间近乎成正比例关系。在低载荷下,T6热处理态合金耐磨性高于挤压态合金。两种状态的合金在室温干摩擦条件下的磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 喷射成形的原理及发展概况
• 1.2.1 喷射成形基本概念及原理
• 1.2.2 喷射成形国内外的发展现状
• 1.3 喷射成形铝合金的研究
• 1.3.1 喷射成形铝合金
• 1.3.2 喷射成形铝合金的显微组织及性能
• 1.4 喷射成形铝硅合金的T6 热处理
• 1.5 研究的目的及意义
• 第2章 实验材料及分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验合金的化学成分
• 2.3 热处理实验
• 2.4 微观组织分析
• 2.5 硬度测量
• 2.6 电阻的测量
• 2.7 摩擦磨损实验
• 2.8 本章小结
• 第3章 喷射成形高硅铝合金的热处理工艺的优化
• 3.1 前言
• 3.2 热处理工艺参数的确定
• 3.3 热处理工艺对喷射成形高硅铝合金组织的影响
• 3.3.1 挤压态高硅铝合金的微观组织
• 3.3.2 固溶处理对喷射成形高硅铝合金组织的影响
• 3.3.3 时效处理对喷射成形高硅铝合金组织的影响
• 3.3.4 最佳T6 热处理工艺下的高硅铝合金的微观组织
• 3.4 本章小结
• 第4章 喷射成形高硅铝合金的时效硬化行为
• 4.1 引言
• 4.2 喷射成形高硅铝合金的时效工艺
• 4.3 喷射成形高硅铝合金的时效硬化特性
• 4.4 喷射成形高硅铝合金的时效过程分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 喷射成形高硅铝合金的耐磨性研究
• 5.1 引言
• 5.2 挤压态喷射成形高硅铝合金的磨损行为
• 5.3 T6 热处理态喷射成形高硅铝合金的磨损行为
• 5.4 磨损机理的研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢