Mg和稀土元素对Al-20%Si合金组织与力学性能研究

【摘要】汽车工业的高速发展使得铸造铝硅合金得到了广泛的应用,但是随着能源的枯竭,节能减排是当今世界的主题,所以汽车材料的轻量化也就显得尤为重要。将Mg元素添加到铸造高硅铝硅合金中可以有效的提高合金的性能和减轻合金的质量,但是随着Mg含量的增加,合金中会生成粗大的初生Mg2Si,这样反而降低了合金的性能,因此需要采用变质处理和热处理等合金强化手段对合金进行处理。本文研究了稀土元素Er和Ce对Al-18%Si-10%Mg合金组织和性能的影响,利用OM、SEM表征了合金的微观组织,采用XRD、EPMA对合金做了成分分析,并对合金试样做了拉伸、硬度、摩擦试验等力学性能试验。得出结论：(1)Mg的添加量改善了合金的组织,含量低时细化了初生硅颗粒,当含量高时生成了硬质的Mg2Si相,提高了合金的性能,使其抗拉强度提高了46.7%,硬度提高了76.5%。(2)稀土元素Er添加到Al-18%Si-10%Mg合金中有效改善了合金的组织,提高了合金的性能,Er含量为1.0%时,初生Mg2Si变为细小的等轴状、颗粒状或者块状。白色长板状相变为细小的圆点状或者纤维状,共晶硅也得到了细化。通过变质处理使合金的抗拉强度增加了32.1%,硬度提高了19.6%,摩擦系数降低了7.8%,磨损量降低了70%。(3)稀土元素Ce添加到Al-18%Si-10%Mg合金中有效改善了合金的组织,提高了合金的性能,Ce含量为0.8%时,初生Mg2Si变为细小的等轴状、颗粒状或者块状,共晶硅也到了细化,当添加量为1.0%出现了过变质的现象。通过Ce元素对合金的变质使得合金的抗拉强度增加了29.8%,硬度增加了17.1%,摩擦系数和磨损量分别降低了8.1%和74.3%。(4)固溶温度520℃,时效温度为175℃,采用了不同固溶时间的热处理,固溶8小时后,初生Mg2Si颗粒转变为等轴状、圆粒状、球状。通过热处理的强化作用使得合金的硬度增加了20.5%,合金的摩擦系数降低了7.4%,同时磨损量降低了68.6%。
【作者】李鹏飞；
【导师】兰晔峰；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】Al-18%Si-10%Mg合金；稀土元素Er、Ce；热处理；微观组织；力学性能；

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