一種鋁基復(fù)合材料時效特性的研究終稿畢業(yè)論文-wenkub.com
2025-06-16 00:32 本頁面
【正文】 本論文的完成離不開濃厚的學(xué)術(shù)氛圍以及相互間有益的討論和啟發(fā)，感謝我們實(shí)驗(yàn)小組的每位同學(xué)及孫力、薛忠華兩位研究生。在學(xué)習(xí)上，謝老師對我嚴(yán)格要求，言傳身教，對本論文完成自始至終進(jìn)行了具體指導(dǎo)。162。（2）固溶溫度低于共晶溫度下，固溶溫度越高，時效后的硬度最高值也越大。但看200℃空冷水冷兩幅時效圖可知，由于時效溫度較高，擴(kuò)散速度較快，第二相形核準(zhǔn)備時間縮短，使得孕育期消失，在第1小時硬度就達(dá)到最大，隨著時間變化硬度逐漸降低但達(dá)到一定時間硬度降低不再明顯,稱時效硬度達(dá)到極大值后出現(xiàn)下降的現(xiàn)象為過時效現(xiàn)象[13,14]。d． 形成穩(wěn)定相，出現(xiàn)的開始硬度達(dá)到最大，它與基體成半共格。b． 形成GP區(qū)Ⅱ。當(dāng)固溶溫度提高到540℃時，未溶相基本固溶完全，溶質(zhì)原子的溶入增量有限，殘存的一些高熔點(diǎn)的相難以進(jìn)一步固溶，溶質(zhì)原子所帶來的固溶強(qiáng)化效果不大，隨著固溶溫度升高，晶界滑移速度加快，晶粒逐漸長大，引起再結(jié)晶，由于晶粒尺寸過大，導(dǎo)致合金硬度降低。合金經(jīng)固溶淬火處理，形成溶質(zhì)原子和空位的雙重過飽和固溶體[11]。圖a、b中150℃時效，空冷和水冷在1h硬度上升較緩慢，在14h或18h才達(dá)到硬度最大值；175℃和200℃時效時，試樣硬度在1h硬度上基本已達(dá)峰值。a)b)c)d)圖312 固溶不同冷卻方式對200℃時效硬度的影響圖312是在200℃時效硬度曲線，空冷的試樣硬度隨著時效時間的延長總是低于水冷的，且在時效時間為1h時，空冷和水冷的硬度值都達(dá)到最大，達(dá)到峰值后都隨著時間的延長而硬度較明顯的下降，但在8h以后下降較緩慢；在500℃固溶的試樣，時效后水冷試樣與空冷試樣的硬度值有較大的區(qū)別，在520℃和540℃固溶的試樣，水冷與空冷的試樣硬度值的區(qū)別有所減小，在560℃時效的試樣，水冷與空冷的硬度值區(qū)別較不明顯。固溶溫度及冷卻方式的不同不僅對材料力學(xué)性能有影響，對材料的微觀組織也有很大影響，由圖可知，水冷試樣由于固溶使得第二相及其它合金元素充分溶入α相中，形成過飽和固溶體，在水淬時，由于冷卻速度達(dá)到臨界冷卻速度，使得合金中的過飽和元素來不及從中析出形成平衡相，而以偽共晶相存在，所以析出來的共晶硅顆粒較少，而空冷的試樣由于冷卻速度較小，使其中部分固溶的元素析出，在金相顯微鏡下就能看出有較多的析出相，但析出產(chǎn)生第二相的分布仍不是太均勻。圖39 固溶次數(shù)與水冷空冷硬度變化曲線 分析討論固溶影響鋁合金的硬度主要有兩個因素，顆粒強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化，隨著溫度的升高，部分強(qiáng)化相溶解，使得顆粒強(qiáng)化的效果減弱，但由于形成固溶體，使得鋁合金產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，由此可知要綜合兩個因素共同考慮，來解釋硬度的變化。在580℃就出現(xiàn)了過燒（如圖38所示），此組數(shù)據(jù)只供參考。圖36 560℃固溶水冷后的XRD分析圖圖37 不同冷卻方式硬度隨固溶溫度變化曲線圖37為500℃，520℃，540℃，560℃，580℃五個溫度固溶硬度曲線。在實(shí)驗(yàn)過程中，固溶后在第一個時效溫度時效，再進(jìn)行第二個溫度時效，需要進(jìn)行重新固溶處理，防止由于時效后對試樣組織性能有一定的影響，這會使不同溫度下時效結(jié)果更具有可比度。圖c、d分別與圖a、b比較可知，540℃固溶和520℃固溶后的顯微組織沒有太大差別。10μm10μmd)20μma)c)20μmb)圖32 500℃固溶不同冷卻方式顯微組織（a）空冷 （b）水冷 （c）空冷 （d）水冷 圖33分別是520℃、540℃、560℃下固溶水冷空冷組織圖。如圖c、d所示，常規(guī)鑄造組20μm10μm50μm50μmc)d)b)a)圖31 鑄態(tài)不同倍數(shù)下的顯微組織織形貌呈枝晶狀，圖中的顯微組織Si( 黑色區(qū)域) 和Al Si ( 白色區(qū)域) 的分布狀況。測試過程a．準(zhǔn)備試樣，試樣兩個面要平行，如不平需要用橡皮泥墊。取Al基復(fù)合材料鑄錠一塊，切取試樣。 熱處理強(qiáng)化工藝的設(shè)計 222。本文通過一系列的固溶時效來觀察其組織變化，再通過其硬度曲線，來判斷其力學(xué)性能，主要目的是對一種顆粒增強(qiáng)鑄造鋁基復(fù)合材料研究其最佳熱處理工藝參數(shù)，同時為進(jìn)一步優(yōu)化合金成分開展前期基礎(chǔ)研究。這就從動力學(xué)的角度解釋了在一定的溫度范圍內(nèi)可以用提高溫度來加快時效過程，但這會；影響時效的強(qiáng)化效果。（2）合金成分的影響。（2）固溶處理固溶的過程實(shí)際是合金元素擴(kuò)散的過程，而空位的多少受固溶溫度及冷方式的影響，所以在不發(fā)生過燒和過熱的前提下提高固溶處理溫度及適當(dāng)?shù)睦鋮s方式。的形成，出現(xiàn)第二個峰，而硬度下降則表明產(chǎn)生了θ162。θ（平衡相）隨時效的延長也慢慢產(chǎn)生，此時就只剩下顆粒彌散強(qiáng)化的效果了。相，在剛出現(xiàn)θ162。粒子連成一個整體，這使合金強(qiáng)度大大提高。（亞穩(wěn)相）長大，應(yīng)變區(qū)也在長大，在基體中從一個θ162。162。（亞穩(wěn)相）→θ162。在自然溫度下產(chǎn)生的時效稱為自然時效，加熱到室溫以上某一溫度進(jìn)行的時效稱為人工時效。將鋁合金加熱到α單相區(qū)某一溫度，經(jīng)保溫，使第二相溶入α中，形成均勻的單相α固溶體，隨后迅速冷卻，使第二相來不及從α固溶體中析出，在室溫下得到過飽和的α固溶體，這種處理方法成為固溶熱處理或固溶（俗稱淬火）[1]。因此，我們要將理論成果不斷完善，將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的科學(xué)生產(chǎn)力，從而達(dá)到世界水平。影響顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織和性能的因素有很多，例如合金的成分，增強(qiáng)材料的形狀、尺寸及體積分?jǐn)?shù)，晶粒度和熱處理工藝等，根據(jù)研究表明，熱處理工藝對其性能的影響是尤為明顯的。而從事這一技術(shù)的科研單位主要有北京有色金屬研究總所、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。到了90年代末，國外又出現(xiàn)了從事顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料生產(chǎn)開發(fā)的公司，早在60年代初期，對鋁基復(fù)合材料就有了一定的研究。從上世紀(jì)80年代初開始，世界各國競相研究開發(fā)這類材料，對材料的成分、制備工藝、熱處理、微觀組織、性能等進(jìn)行了許多探索與科研，獲得的成果也是非常顯著的。鑄造鋁合金是為生產(chǎn)鑄件的鋁合金，因此，對鑄造鋁合金要求，要有好的流動性能、鑄造性能、充型性能和力學(xué)性能。通過研究各微量元素對鋁合金鑄造性能和力學(xué)性能的影響，優(yōu)化合金化元素含量，通過熱處理增強(qiáng)固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化的作用，從而使合金的力學(xué)性能得到較大幅度提高。將某些合金元素加入鋁中，形成各種成分的鋁合金，使鋁合金化，從而大幅度提高其強(qiáng)度，獲得符合構(gòu)件要求的性能。26致謝241917171關(guān)鍵詞：固溶，時效，鋁合金Study on the heat treatment parameters of a Al posites strengthened by particulates Abstract：Through analysis of cast structure of a particle reinforced cast aluminum matrix posite, a series of solid solution, aging process has been designed. Studying this particle reinforced cast aluminum matrix posite AlSi alloy’s changing of tissue, phase structure and properties during solid solution and agi
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