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《A356鋁合金顯微組織及斷口分析》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、本科畢業(yè)論文第Ⅰ頁共Ⅱ頁目錄1緒論11.1斷口分析的意義11.2對(duì)顯微組織及斷口缺陷的理論分析11.3研究方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)31.4預(yù)期結(jié)果和意義32實(shí)驗(yàn)過程32.1生產(chǎn)工藝42.1.1加料42.1.2精煉42.1.3保溫、扒渣和放料42.1.4單線除氣和單線過濾52.1.5連鑄62.2實(shí)驗(yàn)過程62.2.1試樣的選取62.2.2金相試樣的制取82.2.3用顯微鏡觀察92.3觀察方法102.3.1顯微組織的觀察102.3.2對(duì)斷口形貌的觀察113實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析113.1對(duì)所取K模試樣的觀察113.2金相試樣的觀察及分析123.2.1對(duì)顯微組織的觀察12本科畢
2、業(yè)論文第Ⅰ頁共Ⅱ頁3.2.2斷口缺陷15結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄27本科畢業(yè)論文第28頁共29頁1緒論1.1斷口分析的意義隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)的需求,作為21世紀(jì)三大支柱產(chǎn)業(yè)的材料科學(xué)正朝著高比強(qiáng)度,高強(qiáng)高韌等綜合性能等方向發(fā)展。長久以來,鑄造鋁合金以其價(jià)廉、質(zhì)輕、性能可靠等因素在工業(yè)應(yīng)用中獲得了較大的發(fā)展。尤其隨著近年來對(duì)軌道交通材料輕量化的要求日益迫切[1],作為鑄造鋁合金中應(yīng)用最廣的A356鋁合金具有鑄造流動(dòng)性好、氣密性好、收縮率小和熱裂傾向小,經(jīng)過變質(zhì)和熱處理后,具有良好的力學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性能和較好的機(jī)械加工性能[2
3、-3],與鋼輪轂相比,鋁合金輪轂具有質(zhì)量輕、安全、舒適、節(jié)能等,在汽車和航空工業(yè)上得到了日益廣泛的應(yīng)用[4]。然而,由于其凝固收縮,同時(shí)在熔融狀態(tài)下很容易溶入氫,因此鑄造鋁合金不可避免地包含一定數(shù)量的缺陷,比如空隙、氧化物、孔洞和非金屬夾雜物等[5-7]。這些缺陷對(duì)構(gòu)件的力學(xué)性能影響較大,如含1%體積分?jǐn)?shù)的空隙將導(dǎo)致其疲勞50%,疲勞極限降20%[8-9]。所以研究構(gòu)件中缺陷的性質(zhì)、數(shù)量、尺寸和分布位置對(duì)力學(xué)性能的影響具有重要意義[10]。而這些缺陷往往是通過顯微組織和斷口分析來研究的。另外,通過顯微組織和斷口分析所得到的結(jié)果可以分析這些缺陷產(chǎn)生的原因
4、,研究斷裂機(jī)理,比結(jié)合工藝過程分析缺陷產(chǎn)生的原因,從而對(duì)改進(jìn)工藝提出一定的有效措施,確定較好的生產(chǎn)工藝,以提高鋁合金鑄錠的性能。但關(guān)于該合金的微觀組織及其斷口分析研究較少,研究?jī)?nèi)容深但不夠綜合,每篇論文多研究其部分缺陷,斷口的獲得多為拉伸端口。因此,希望對(duì)A356鋁合金的斷口缺陷有一個(gè)較為全面的研究。1.2對(duì)顯微組織及斷口缺陷的理論分析鑄件的力學(xué)性能與其微觀組織有密切聯(lián)系[11]。A356合金是一個(gè)典型的Al-Si-Mg系三元合金,它是Al-Si二元合金中添加鎂、形成強(qiáng)化相Mg2Si,通過熱處理來顯著提高合金的時(shí)效強(qiáng)化能力,改善合金的力學(xué)性能。A356
5、合金處于α-Al+Mg2Si+Si三元共晶系內(nèi),其平衡組織為初生α-Al+(α-Al+Si)共晶+本科畢業(yè)論文第28頁共29頁Mg2Si。其相圖如右圖1-1,在冷卻時(shí),由液相先析出α-Al鋁,隨著鋁的析出,液相成分變至二元共晶線,發(fā)生共晶反應(yīng),反應(yīng)式為:L→α-Al+Si(1)圖1-1鋁硅鎂三元共晶圖由于A356的含Si量?jī)H為7%,所以,液相成分在達(dá)到三元共晶點(diǎn)之前,液相消失,凝固完全。凝固后的組織為初生α-Al基體+(α-Al+Si)共晶。凝固后鋁固溶體含有Si和Mg元素,在繼續(xù)冷卻過程中析出Si和Mg2Si(如圖1-1)。室溫下的組織為初生α-Al
6、、(α-Al+Si)共晶和Mg2Si。冷卻速度較快時(shí),次生相Si和Mg2Si彌散細(xì)小不易分辯,而表現(xiàn)出α-Al和(α-Al+Si)共晶。在實(shí)際鑄造條件下(非平衡凝固),除基本相外,還可出現(xiàn)少量α-Al+Mg2Si+Si三元共晶體和雜質(zhì)鐵等構(gòu)成的雜質(zhì)相和一些復(fù)雜的多元共晶相[13]。一般來說,鑄造缺陷對(duì)構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度影響較小,但較顯著影響構(gòu)件的伸長率[14]。A356鋁合金內(nèi)部缺陷主要有偏析、縮松、縮孔、氣孔、針孔、非金屬夾雜和夾渣、金屬夾雜、氧化鋁膜、白點(diǎn)等。這些缺陷對(duì)其性能和強(qiáng)度有很大的影響。因?yàn)樯a(chǎn)鋁錠的鋁水是電解鋁液,電解鋁液的溫度一般在930℃
7、以上,是過熱金屬[15]電解過程產(chǎn)生的H2和AL2O3夾雜直接進(jìn)入鋁液中,會(huì)造成H2含量高和AL2O3夾雜多[16],H2產(chǎn)生氣孔、氣泡和白點(diǎn)缺陷的重要因素,AL2O3易形成夾渣本科畢業(yè)論文第28頁共29頁;電解鋁液中的雜質(zhì)元素Fe、Si與合金中的Mn、Mg等元素作用形成Al-FeMnSi、Mg2Si等第二相,分布于晶粒內(nèi)以及晶界處,影響基體連續(xù)性;鑄造過程中由于清渣不徹底以及凝固過程中的選分結(jié)晶和冷卻條件不當(dāng)易于生成夾雜、縮松和縮孔[17];α-Al枝晶二次枝晶臂之間板片狀共晶體是材料中最薄弱的區(qū)域,該區(qū)域中尺寸最大的Si顆粒首先發(fā)生斷裂形成裂紋源。
8、由于以上因素的影響,A356鋁合金容易斷裂,從而影響其強(qiáng)度、塑韌性和力學(xué)性能。若共晶Si呈灰色