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ZAlSi7Mg B高強度鑄造鋁合金的研制
作者:管理員    發布于:2016-01-04 14:42:05    文字:【】【】【

  ZAlSi7Mg高強度鑄造鋁合金,屬于亞共晶Al-Si-Mg系合金。由于它不但有較高的機械性能和優良鑄造性能,而且有良好的耐腐蝕性能、耐熱裂性能、抗氧化性能、氣密性能、電鍍性能和焊接性能。又因其含鐵量<0.02%,可以躋身于要求無磁結構的產品之中,因而在機械制造和軍事工業上得到了廣泛的應用。為滿足產品引進、產品更新對材料性能的要求,提高我國鑄造合金的材質水平,進行了ZAlSi7MgB篼強度鑄造鋁合金的研制。使用工業原材料,采用變質、細化、強化a等工藝措施和適當的熱處理工藝,改善了組織,使砂型單鑄試棒(T6處理)機械性能比國內ZL101A和ZL104合金有了顯著提聞。

  2試驗條件和試驗內容金(用單晶硅頭或結晶硅Si-1與工業純鋁A1-00配成);硅鋁明錠(ZAlSiD-0);A1-Ti中間合金(AlTi4);Al-Cr中間合金。(AlCr2);純鎂(Mg-2)。

  實驗設備:使用SG-3-10、GY-20和QR2-150電阻坩堝爐熔化,鑄鐵坩堝;在RJJ36-6型井式回火電阻爐內進行固熔處理;砂型單鑄試棒,直徑為12mm,試棒不加工。

  試驗內容:化學成分對合金機械性能的影響;變質劑及變質工藝的試驗;原材料純度對機械性能的影響;熱處理工藝試驗和鑄件試制。

  3試驗結果及分析3.1化學成分、機械性能ZAlSi7MgB高強度鑄造鋁合金的化學成分范圍見表1,機械性能見表2.余量表2 ZAlSi7MgB鋁合金機械性能鑄造方法熱處理狀態機械性能(4砂型注:T―淬火和人工完全時效3.2變質劑試驗則以粗大的針狀分布在a基體上,惡化機械性能。因此采用變質處理改善共晶Si的形態,減少其對a基體的割裂作用,是提高機械性能的重要途徑之一。關于變質劑的種類有關資料報導較多,目前工廠使用較多的仍是鈉鹽變質劑,經過鈉鹽變質處理的合金,共晶Si細化,機械性能提高,但還存在著許多如合金針孔度增大,變質有效時間短,難以控制,污染環境,腐蝕坩堝和工具等缺點。

  為此,經過試驗,采用AST-l、AST-2復合變質劑(含有碲、銻)處理合金,同時細化a和共晶Si,使機械性能cr6處理)達到:b:318~ 333MPa,S5:4%~7%.并且具有工藝簡便,容易掌握,長效,重熔后變質效果仍不衰退,無污染、不腐蝕坩堝和工具等優點,是一種良好的長效變質劑。

  ZAlSi7MgB鋁合金用AST-1復合變質劑處理后,熔體保持l、2、3h,或重熔三次,組織和機械性能基本保持不變。對機械性能的影響見表3、表4.表3AST-1復合變質劑的長效性熔體保持原始狀態表4 AST-1復合變質劑的重熔性熔體重熔未重熔重熔1次:重熔2次重熔3次3.3原材料純度對機械性能的影響原材料純度對ZAlS7MgB鋁合金組織和性能有很大的影響。試驗結果見表5.不同純度的鋁硅共晶合金含磷量是不同的,見表6.表5材料純度對機械性能影響序號原料材變質劑機械性能篼純鋁-單晶硅工業鋁-單晶硅工業鋁-砂鋁明*篼純鋁-矽鋁明*工業鋁-矽鋁明* *矽鋁明錠或用結晶硅自配的鋁一桂中間合金表64種純度的鋁一娃共晶合金含P量>樣品合金沔成高純招-單晶桂工業鋁-單晶硅篼純鋁-結晶硅工業鋁-結晶硅*上海材料研究所測定由此可知,含磷量對變質效果有明顯的影響。AST-1復合變質劑在ZAlSi7MgB鋁合金中的變質作用可設想分為二步:(1)一部分復合變質劑中和熔體中的磷,消除磷在鋁硅二相相界上的偏聚,減少共晶硅片厚度。

  (2)剩余的復合變質劑使共晶硅的形態得到改善。為此,由表6可知,在相同的熔煉和熱處理工藝條件下,使用AST-1復合變質劑(高純鋁-單晶硅、工業鋁-單晶硅)機械性能接近,而工業鋁-矽鋁明機械性能較低,這是由于工業鋁-矽鋁明中含磷量較高的緣故。

  據此又配制了AST-2復合變質劑,適用于含磷量較高的普通工業原料。

  3.4熱處理工藝試驗經過試驗,這種鋁合金最合適的固溶溫度是540T,在工業生產中考慮溫差的影響,時效溫度和時間對機械性能的影響見表7熱處理工藝對性能的影響序號熱處理工藝機械性能由表7可知:可采用不同的時效工藝來滿足產品對機械性能的要求。

  3.5復合變質劑(AST-l、AST-2)的特點金獲得良好的組織。未變質時,共晶硅為針狀,分枝較少,針片較厚。用復合變質劑處理后,共晶硅分枝密集,有不同程度的扭曲,針片短而細。即復合變質劑促使共晶硅分枝,使之細化。用復合變質劑變質后,能同時細化a相,使初生a枝晶胞尺寸變小,二次枝晶間隙尺寸減小。

  ⑵復合變質劑在熱處理過程中促使共晶硅粒狀化的能力強。未變質的ZAlSi7Mg B鋁合金經過T6處理,針狀共晶硅端頭鈍化,成為桿狀。經復合變質劑處理的ZA1-Si7MgB鋁合金,在固溶熱處理時,復合變質劑促使硅的溶解,這時硅容易分割粒化,變成細小的短桿狀、顆粒狀,從而提高機械性能。

  復合變質劑中的Sb與Mg生成Mg3Sb2相。在用復合變質劑處理的ZAl-Si7MgB鋁合金中,有的生成,它占去合金中一部分鎂,使MfeSi相數量減少,從而改善機械性能。

  復合變質劑處理后,合金組織致密,針孔度低。熔煉ZAlSi7MgB鋁合金,先變質,后除氣,使合金含氣量小,針孔度達到1~ 2級,鑄件組織致密,加工后表面質量高,耐液壓性能好。

  4結論處理后,砂型單鑄試棒的機械性能可穩定在~6%.ZAlSi7MgB的研制成功為我國研制新的高強度鑄造鋁合金提供了一條新的途徑。

  藝簡單、操作方便、吸氣傾向小、長效、無污染和變質效果穩定的優點,是亞共晶鋁-硅鎂系合金良好的變質劑。

  ⑶為了得到良好的綜合機械性能,熱處理規范推薦泮火溫度535*5,保溫8lh,時效溫度150,保溫8~10h或160T保

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