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半固态/热挤压过共晶Al-Fe合金热处理机理研究

作　者: 栾新颖
导　师: 李晨希；李润霞
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Al-Fe合金 半固态成形 热挤压成形 热处理
分类号: TG166.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文为了研究热挤压成形/半固态成形Al-Fe合金热处理强化机理,制备了多种成分的过共晶Al-5.5Fe基合金,采用SEM、TEM、力学性能测试等检测手段分析了合金元素、成型工艺及热处理工艺对合金组织和性能的影响,以期获得各种成形工艺下Al-Fe合金的最佳热处理工艺方案及热处理强化机理。研究结果表明:合金元素能有效地细化过共晶Al-5.5Fe基合金组织中粗大的针片状Al3Fe相,并形成强化相,从而显著提高合金的性能,铸态抗拉强度达到173.39MPa,经T6热处理后合金性能大幅度提高,达到218.7MPa。过共晶Al-5.5Fe基合金经热挤压成型后,合金的组织细化,粗大的针片状Al3Fe相变为细小的粒状,合金性能得到大幅度提高,尤其是塑性,Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金热挤压成型后抗拉强度达到275.31MPa,塑性达到8.17%。但是,T6热处理后,合金的力学性能不但没有提高,反而降低为165.65MPa,伸长率基本未变。SEM实验发现,热挤压Al-5.5Fe基T6热处理后Al3Fe相周围出现了Cu元素的富集,且随着固溶温度的升高,富集现象越明显。改变Al-5.5Fe基合金的合金元素含量和挤压成型工艺参数,实验结果发现,Al3Fe相周围Cu元素的富集现象与挤压工艺参数及其他合金元素含量无关,而仅与合金中Cu的含量密切相关。但是热挤压Al-5.5Fe基经T1热处理后,合金力学性能得到有效提高,达到346.8MPa,热挤压Al-5.5Fe基T1热处理后Al3Fe相周围没有出现Cu元素的富集现象。对半固态成形过共晶Al-5.5Fe基热处理工艺研究发现,其热处理强化规律与热挤压Al-5.5Fe基合金相同。半固态成形的Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金和Al-5.5Fe-4Cu合金经过T6热处理后,合金力学性能大幅度降低,Al3Fe相周围均出现大量Cu元素富集。而经T1热处理后,合金力学性能得到有效提高。由以上研究结果可见,对于在压力下成型的过共晶Al-5.5Fe基合金均不适宜采用传统的T6热处理工艺,而T1热处理能有效提高合金的性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 Al-Fe基合金的研究现状及存在问题  10-11
  1.2 半固态成形  11-15
    1.2.1 半固态成形原理及应用  11-13
    1.2.2 半固态加工的方法及工艺  13-14
    1.2.3 挤压技术的研究现状  14-15
  1.3 铝合金热处理及研究现状  15-16
    1.3.1 固溶和时效处理  15-16
    1.3.2 铸造铝合金的热处理方法  16
  1.4 本课题的研究的意义和内容.  16-18
    1.4.1 课题研究的意义  16-17
    1.4.2 课题研究的内容  17-18
第二章 实验材料与方法  18-25
  2.1 实验材料  18
  2.2 实验设备及方法  18-21
    2.2.1 合金的熔炼  18-19
    2.2.2 半固态成形工艺  19-20
    2.2.3 热挤压成形工艺  20-21
  2.3 力学性能实验  21-22
  2.4 热处理工艺  22-23
  2.5 显微组织观察  23-25
第三章 铸态过共晶Al-Fe基合金热处理  25-33
  3.1 合金元素对铸态Al-5.5Fe基合金组织和性能影响  25-28
    3.1.1 合金元素对铸态Al-5.5Fe基合金性能的影响  25
    3.1.2 合金元素对铸态Al-5.5Fe基合金组织的影响  25-28
  3.2 热处理对铸态Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金组织和性能影响  28-32
    3.2.1 热处理对铸态Al-5.5Fe基合金性能的影响  28-29
    3.2.2 热处理对合金组织的影响  29-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章 热挤压成形过共晶Al-Fe基合金热处理  33-52
  4.1 热挤压成形过共晶Al-5.5Fe基合金组织  33-35
  4.2 T6 热处理对热挤压成形Al-5.5Fe基合金组织和性能的影响  35-40
    4.2.1 T6 热处理对热挤压成形Al-5.5Fe基合金性能的影响  35
    4.2.2 固溶处理对热挤压成形Al-5.5Fe基合金基体的影响  35-38
    4.2.3 固溶处理对热挤压成形Al-5.5Fe基合金组织中相的影响  38-40
  4.3 挤压工艺参数及合金元素对热处理的影响  40-48
    4.3.1 挤压参数对热处理热挤压成形Al-Fe基合金组织的影响  40-42
    4.3.2 合金元素对热处理热挤压成形Al-Fe基合金组织的影响  42-48
  4.4 T1 热处理对热挤压成形Al-5.5Fe基合金组织和性能的影响  48-50
  4.5 本章小结  50-52
第五章 半固态过共晶Al-Fe基合金热处理  52-62
  5.1 热处理对半固态Al-5.5Fe-4Cu合金组织的影响  52-55
    5.1.1 半固态成形对Al-5.5Fe-4Cu组织的影响  52
    5.1.2 热处理对半固态Al-5.5Fe-4Cu合金显微组织的影响  52-55
  5.2 热处理对半固态Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金组织和性能影响  55-61
    5.2.1 半固态成形对Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金性能的影响  55
    5.2.2 热处理对半固态Al-5.5Fe合金显微组织的影响  55-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章结论  62-63
参考文献  63-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 热处理 > 有色金属及其合金的热处理 > 铝及其合金的热处理
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