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铸造论坛»技术交流 铸造技术交流 有色金属铸造 压铸Al-Si-Cu合金的实验研究
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[铝合金] 压铸Al-Si-Cu合金的实验研究

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发表于 2019-9-9 11:23:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  1试验方法

  试验采用苏州市某压铸厂生产的ADC12合金,经光谱分析仪(ARUN2000)检测其主要成分(质量分数)为:85.4%Al,10.5%Si,1.9%Cu,0.6%Fe,0.3%Mn,0.2%Mg,0.5%Zn,其他0.6%.将该铝合金在电阻炉中熔化,采用二元通用变质剂进行变质处理,然后采用六氯乙烷精炼。将铝液保持在625~635℃。

  除去表面浮渣后在力劲160t压铸机上进行压铸,试棒为GB/T13822D1992所规定的A型试样,压铸工艺参数:压铸速度为1m/s,压铸机系统压铸压力为13MPa,保压时间为5s.所制备的试棒分为两组(每组50根),其中一组在开模后5s内置入水温低于50℃的循环冷却水中;一组在空气中冷却。然后将水冷试样放入DZF-6050真空烘箱进行时效处理,时效温度分别为:100,125,150,175,200℃;时效时间分别为:4,6,8,10,12h.采用WDW-100万能电子材料试验机测试试样的抗拉强度,采用HB-3000布氏硬度计测试试样的硬度,压头直径5mm,250kg砝码,保压30s;采用InspectS电子扫描显微镜(SEM)观察试样的显微结构和断口形貌。

  2试验结果及分析

  2.1力学性能分析

  经过淬火处理,试样的强度和硬度较原始试样的强度有所提高,可达到254MPa和105HB;在125℃时效10h后试样的抗拉强度和硬度均有大幅度的提高,达到308MPa和120HB,较原始试样提高20%以上。随着时效温度的增加,试样的抗拉强度和硬度增加,在125℃时达到峰值308MPa和120HB.当时效温度继续升高,试样的抗拉强度和硬度则开始降低,当时效温度为200℃时,时效对试样的增强作用基本消失。

  时效温度为125℃时,试样的抗拉强度和硬度随时效时间的变化曲线。随着时效时间的增加,试样的抗拉强度和硬度增加,在10h时达到峰值308MPa和120HB,当时效温度继续升高,试样的抗拉强度和硬度则开始降低。

  2.2显微结构分析

  晶粒内部只有很少的颗粒相存在,而晶界处则显得较为杂乱,说明合金中的Cu等强化元素在结晶过程中被大量排出铝晶体,在晶界处富集,从而使固溶体的饱和度降低,强度降低,而晶界处的大量杂质相增大了材料受力过程中裂纹产生的可能性,也使强度降低。图4c,d中,晶粒内部存在大量的微小颗粒,尺寸约为500nm左右,这些颗粒相是由快速冷却过程中保留在晶粒内部的强化元素在时效过程中形成的,这些颗粒的存在能够对材料受力过程中位错的滑移形成阻碍作用,从而提高强度,同时大量强化元素被保留在晶粒内部,增加了晶格的错乱度,也使晶界更为规则,降低裂纹产生的可能性,提高强度和硬度。

  在100℃时效后断口中出现大量的人字纹,说明材料的脆性较大,内应力较高。随着温度的升高,断口中的韧窝增大,尺寸减小,深度变浅,说明在时效过程中有细小的颗粒相析出,从而提高强度。

  温度继续升高,压铸过程中卷进的气体形成的微小气孔开始膨胀(图5d,e),从而使材料的强度快速降低。

  不同时效时间的试样的拉伸断口的SEM照片。随着时效时间的增加,人字纹减少,韧窝增多,尺寸变小,深度变浅,说明随着时效时间的增加,时效过程中析出的第二相的数量增加,同时随着时效时间的增加,淬火过程中残留的内应力逐渐降低,也使得材料的塑性增加。


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全面  发表于 2019-12-10 13:37

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 楼主| 发表于 2019-9-9 11:24:08 | 显示全部楼层
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(1)利用现有的压铸工艺,可以对Al-Si-Cu系的压铸铝合金产品进行热处理,从而提高其强度和硬度。同时可以省去固溶处理的过程,提高效率,节约能源。

  (2)对于Al-Si-Cu系的压铸铝合金,经过淬火的压铸铝合金在125℃,保温10h的时效条件下,可获得抗拉强度达308MPa,布氏硬度达到120HB,较未经热处理的合金材料提高20%以上。

点评

值得学习  发表于 2019-12-4 08:15
结果可以  发表于 2019-9-26 12:31
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