鈷對(duì)過共晶鋁硅合金中富鐵相的影響.pdf

1、過共晶鋁硅合金是一種非常有發(fā)展前途的材料,其具有熱膨脹系數(shù)低,耐磨耐腐蝕性能出眾,尺寸穩(wěn)定性高,密度相對(duì)較小,導(dǎo)熱能力強(qiáng)等特點(diǎn),在活塞制造等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,鋁合金中經(jīng)常容易摻雜一定含量的Fe元素,而在鋁硅合金中Fe相常呈現(xiàn)出粗大的針狀相,這會(huì)對(duì)合金的力學(xué)性能造成顯著的破壞,而有利的一面是Fe元素可以在一定程度上提高鋁硅合金的高溫強(qiáng)度。為了降低Fe在鋁硅合金中的有害作用,并提高過共晶鋁硅合金的高溫強(qiáng)度,本文針對(duì)這一個(gè)問

2、題展開了研究和探索,研究通過加入Co元素改變Fe相形貌,為開發(fā)性能優(yōu)良的新型過共晶鋁硅合金材料提供理論基礎(chǔ)。
　　研究了在過共晶鋁硅合金材料中通過加入Co元素中和富Fe相的方式,研究在該種合金中Co對(duì)富Fe相形貌的影響并研究其影響機(jī)理。以合金成分為Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni-0.7Fe和Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni-1.0Fe的鋁硅合金為基礎(chǔ),通過加入不同含量的Co元素,經(jīng)P變質(zhì)和T6熱處理后,找出最

3、佳的Co/Fe比,并研究影響機(jī)理。結(jié)果表明,在含F(xiàn)e為0.7％的鋁合金中,當(dāng)Co/Fe比為1.3:1時(shí),即鋁合金Co含量為0.91%時(shí),合金有最好的常溫力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度達(dá)到了266MPa,相比不加Co時(shí)的243MPa,抗拉強(qiáng)度有23MPa的提升,提高了9.5%。長針狀鐵相在Co的作用下逐漸變短消失,轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀相;在含鐵量為1.0%的鋁硅合金里,最佳的Co/Fe比同樣出現(xiàn)在1.3:1,即Co含量為1.3%時(shí)。此時(shí)的合金抗拉強(qiáng)度為296M

4、Pa,相比不加Co時(shí)的268MPa,抗拉強(qiáng)度提高了10.4%。
　　本文同時(shí)還研究了鈷對(duì)過共晶鋁硅合金350℃時(shí)的高溫力學(xué)性能的影響。在此條件下,含鈷的過共晶鋁硅合金比不含鈷的合金有更出色的高溫力學(xué)性能。當(dāng)鈷鐵比為1:1時(shí),含0.7%鐵和1.0%鐵的合金的高溫抗拉強(qiáng)度分別為115MPa和122MPa。
　　研究了在過共晶鋁硅合金材料中Co元素和超聲振動(dòng)對(duì)合金微觀組織的綜合作用。以同種鋁合金為基礎(chǔ)進(jìn)行研究,將超聲處理引入熔煉過

5、程中,將710℃設(shè)為啟振溫度,對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行振動(dòng)時(shí)間為120s的振動(dòng),其中振動(dòng)功率為1200W。結(jié)果表明,超聲振動(dòng)對(duì)合金抗拉強(qiáng)度有明顯的提高作用。在該種情況下,鑄態(tài)的含鐵量為0.7%的合金在Co/Fe比為1:1時(shí),即Co含量為0.7%時(shí),抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值,為184MPa。相比無超聲鑄態(tài)時(shí)抗拉強(qiáng)度峰值有24MPa的提升,性能提高了15%;在鑄態(tài)的含鐵量為1.0%的合金中,鈷的加入對(duì)合金的抗拉強(qiáng)度基本沒有影響。當(dāng)Co/Fe比為1.3:1時(shí)