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添加 对于 近共晶 al si xcu 合金 微观 组织 以及 硬度 影响

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铜添加对近共晶Al-Si-xCu合金的微观组织和硬度的影响,添加,对于,近共晶,al,si,xcu,合金,微观,组织,以及,硬度,影响

内容简介：

铜添加对近共晶 硬度的影响 摘 要 研究铜含量对 x = 2%, 3%, 4% %)合金的微观组织和硬度的影响。不同铜含量的铝合金经熔炼后于 690C 铸造成湿砂模并固化， 500C 保温 7h 进行固溶处理后对样品进行水冷。随后于 190别保温5,10和 15h，研究时效时间对基体硬度的影响。采用差热分析法，在冷却速度 30 K/研究铜含量对四元共晶合金的形成和 (+ 点的影响 。结果表明，随着铜含量的增加，发生析出硬化从而导致基体硬度增加， (+ 熔点降低，共晶相的含量增加。当铜含量超过 2%时，生成熔点为 507C 的四元共晶相。 关键词：近共晶 含量； 度 1 引言 铝 热膨胀系数，良好的耐腐蚀性和在很宽的温度范围内改善的机械性能。这些特性导致的 其是对于缸体，缸盖，活塞和气门挺杆。 热处理通常是给出了铝硅铜镁合金的 强度和延展性的最佳组合。对热处理的步骤包括溶液处理，淬火和人工时效。时效硬化负责加强机制的基础上形成的金属间化合物的分解过程中的亚稳过饱和固溶体的固溶处理得到的淬火（沉淀硬化）。这些合金的机械性能的析出物的存在显著的影响。 W（ S（ 的共存与 （ 相优先析出物在共晶硅颗粒在 i （ 均匀沉淀在 矩阵，因此这些沉淀硬化能力显著提高。 Q（ 表现出影响时效硬化可能在老化 在这项研究中， 在铝基合金的沉淀硬化促进基体硬度的发展。 2 实验 近共晶铝 - 硅合金，包括 2， 3， 4， 5的 凝固是由熔融于一气体坩埚炉，并在 690 下浇注在生砂铸模实现 3030避免铸造尺寸对冷却速度和组织的影响，所有的铸件切成相同尺寸，并且在本研究中使用的试样取自铸件的相同的部 件。要了解铸造维度对组织的影响，需要进一步研究。溶体化处理在 500 进行 7小时组成的加热，然后在室温下水中淬火。在本研究中使用的铝 - 硅合金的组成列于表 1中。该分析由光发射谱（ 行。 表 1实验所用合金的化学成分 差热分析（ 09 到的平衡相的转变温度在 30 K / 微组织观察用光学显微镜（ 00）和扫描电子显微镜（ 060）用能量色散 图像分析仪（ 01）测定了 合金 w(% w(% w(% w(% w(% w(% w(% 1 2 3 4 3 结果 微组织观察 图 1 表示合金 1 的铸态显微组织的光学显微镜照片。 （ 面心立方固溶体是主要相（浅灰色），在这些合金的铸态显微结构。 相形成树枝状网络，通常内核，并且还参与了几个多相共晶反应。硅相可溶于成铝和其他合金元素形成的二元共晶与 （ 成。在铸态合金中，树突状 （ 形态和方向是不均匀的。有一些主要的硅颗粒，而共晶硅存在的粗板。准确识别的比较粗的富铁金属间相的铝硅铸造合金中常见的是重要的，因为一些这些阶段都具有降低的机械特性相关联。这些金属间相的鉴定通常是基于因为其特有的 形状后的形态。早期的研究确定了光学显微镜的 （铁， 针状 （铁，硅）的两个重要阶段。尽管针状的 枝状 相显示了积极的作用。 合金铸态组织由大颗粒，包括铝基树突，共晶硅板和其他大的金属间化合物颗粒铝枝晶臂之间的枝晶间的网络，如图 1所示。 图 1铸态合金蚀刻用浅灰色的光学显微照片： 分析：（ 1） （ 相包围的共晶 ;在更高的放大倍数（ 2）共晶相铜溶解在 低浓度（ 二元合金） 13 和在金属间相析出的 主要成分（ 相）。在 的 淀后，组织变脆、变脆的失败原因。 析出的 替这种成像技术， 次电子显微照片被使用。图 2（ a）表示的合金的热处理后的显微组织的 些网络结构观察。明亮的颗粒（析出的 现在共晶细胞的边界。图 2（ b）表示的 用果表明，这些针头含有的 图 2（ c）所示的 相的 析（参照图 2 的（ a），这证明了包含在 包含的 于析 出的 图 2相的 a）所示， b）和 相（ c）经热处理的合金 如从图 3 看到，多金属间相溶解和共晶硅的颗粒倾向于在热处理后对球化。铝硅的力学性能不仅取决于化学成分，而且对微观结构特征，如树突状 的形态（铝），共晶硅和微结构内的其他金属间化合物的合金球化。在机械性能的改进一般归因于共晶硅相颗粒的形态和大小的变化。 显微组织的调查表明，热处理后，共晶硅颗粒的变化在所有的合金颗粒类型的形状。图 3 显示了在 3 合金的 子的微观结构的变化。它是观察到一个非常显着的球 化的板形如图 1中的共晶硅粒子的铸型标本的比较。粒度分布的共晶硅和金属间化合物是更均匀的热处理后。 在热处理之后，大部分的金属间相的溶解和富铁的 4）。这些富铁的 最有害的 图 4 合金的 在 过固溶处理使 括约 90%的铜的快速冷却。这些区域在 均匀分布（ 先与铝合金中的铜原子晶格矩阵形式。这些区域的一般特点是在矩阵有一 个统一的接口，从而导致局部应变和提供更高的硬度。随着 量的增加， 的形成是促进由于迅速冷却均匀形核。此外，老化条件下这些区域对硬度的影响，在 图 5表示近共晶铝硅合金具有不同 明显，峰值 。此外，峰值 意味着与低熔点共晶相时形成 ， 图 5 0 K / （ （ + 硅 + 凝固点为 507C，这是通过使用图 5获得。随着 （ + 熔点降低，与 507 下的形式熔点季共晶相 3。这些阶段在 507 下的形成依赖于凝固速率（ 在 500 进行 7小时的固溶化处理，然后于室温下在水中淬火。对样品进行老化，在 190 下进行 5， 10 和 15 小时，这是常规用于工业实践中观察到的硬度老化的效果。中的 溶处理的温度通常限制在大约 500 ，因为更高的温度会导致富 - 铜相的初期熔化，并降低铸件的力学性能。 合金 1、 2、 3和 4的硬度变化，由于在 190 这取决于老化时间老化是由于在图。 发现，增加 至 5增加硬度从 种硬化机理表明 老化的过程中，这之后是 的沉淀 和 。硬度下降是由于 沉淀之间的长的平均自由程。 图 6 硬度的变化与老化时间为 1904 结论 1） 金的力学性能主要取决于热处理。因此，热处理的特点，发挥了至关重要的作用，在一个很好的结合，显微组织和力学性能。在铝硅合金中量 力学性能的影响。随着 量的增加，由于沉淀硬化的硬度增加。发现 %到 5%的增加从 55到 118的 B。 2）机械性能的改善主要归因于和共晶硅相的颗粒尺寸的形态变化。含相 最有害的一对 过热处理后，大部分的金属间化合物相的溶解和共晶硅颗粒趋于球化。 3）与低熔点共晶 相时形成的铜含量超过 2%，其数量随着 着 点（ （ + 低，二元共晶相的 507 4）更多的研究为更好地了解负责提高 u on of 1380, 3 010; 0 011 u on of x = 2%, 3%, 4% %) u in 90 C 00 C h by 90 C , 10 5 h to of on of to of at 0 K/to u on of (+ u in of to (+ Si of 07 C u is %. Cu in a of to in 110. is to an of of 3. on of of a by of by of W(in on i in (in of Q (an on in 5, 11. In u on of by in 2 he of %, 3%, 4%, 5 % Cu by in a in 90 C. 30 0 mm To of on in 2003K/20790) by 2009/038) by +9010031)60917et 1(2011) 16981702 1699in of To of on is of 00 C h in at 90 C , 10 5 h to on of of in . by of in w( % w( % w( % w( % w( % w(% w(% 1 09 to of at 0 K/of 00) 060) an An 01) to u on of 3 of of . (is in of in is a ( In of (is as of is of of is of (i) (i). on a 12. of of of of as 1. 1 of (a) (by (b) at u is to a (in 13 is a in be by an to of (a) EM of of . at of (b) et 1(2011) 16981702 1700 DX l, Si e ( (c) DX of 2(a), l u in 2 a), b) c) in As 3, to on on as of ( of in is to of of 8. 3 of of i to in i in . It is a of i in to 1. is of in 4). 8. is to 4. 4 of As a P of 0% a in (et 1(2011) 16981702 1701in A of is to a in u P is to 14. of on is in TA TA of u It is u is %. u u is % u 6. to u 5 0 K/he (i+ 07 C, is by 5. u (07 C 3. of 07 C is on u g be in as of he 00 C h in at 90 C , 10 5 h, is to of on is to 00 C, to of 5. of , 2, 3, , to 90 C on is 6. u to an in of of u is in 8, 11. It is u % % B 55 B 118. P in of In of is by . At to . is to 11. 6 90 C 4 ) on of a in a of Cu u to It is u % % B 55 B 118. 2) in is to of of is of to et 1(2011) 16981702 1702 3) u is % u u ( 07 C 4) of 1 , , . of in i J. , 2002, 335(12): 6266. 2 , . by J. 2001, 88(1): 6372. 3 , M. of a J. , 2003, 363(12): 193202. 4 , M. of of in J. 2002, 48(5): 371378. 5 , , , , . of on of J. , 1997, 234236(30): 165168. 6 , , , . u on J. 2003, 57(2425): 40834087. 7 , , . i on J. 2004, 51(1): 4346. 8 , , R, , , . i on J. 2001, 249(8): 656662. 9 , , , , . in of by J. 2003, 169170(1): 468471. 10 M, A. of on of J. 1998, 77(13): 122128. 11 X, D, H, Z, X, R, Q. of J. 2004, 58(15): 20962101. 12 V, R, J. of in a J. 2004, 51(15): 215219. 13 , J, G, Y, H L. of J. 2003, 51(12): 34453454. 14 D. of M. 1975: 487. 铜添加对近共晶 金的 微观组织和硬度的影响 1380, 要 ：研究铜含量对 x = 2%, 3%, 4% %)合金的微观组织和