Al-xSi-0.7Mg合金板材断裂行为研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ceylong2000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铝硅合金具有低密度、低热膨胀性、高耐蚀性、高耐磨性等优点,广泛应用于航空航天、医疗器械和汽车工业等领域。随着硅含量增加,硅相尺寸变大,脆性共晶硅和初晶硅极易发生脆断,因此高硅铝合金一般作为铸造合金使用。近年来,东北大学在未添加变质剂情况下,采用半连续铸造制备了共晶组织明显细化的Al-Si-Mg合金铸锭,结合形变热处理制备出具有良好塑性和中等强度的变形铝镁硅合金。作为一种采用原位生成法制备的、基体可时效强化的硅颗粒增强铝基复合材料,其作为高性能结构材料成为研究的热点。对于结构材料而言,其断裂行为备受关注。然而,目前有关Al-Si-Mg合金断裂行为的研究主要集中于铸造合金,变形材断裂行为的研究集中于Al-12.7Si-0.7Mg合金。有关Si含量、析出相粒子组态等对Al-Si-Mg合金板材的显微组织、力学性能及断裂行为的影响缺乏系统的研究。为促进含镁高硅变形铝合金作为高性能结构材料的广泛应用,有必要系统地研究Si含量及热处理制度对Al-Si-Mg变形铝合金断裂行为的影响规律。本文通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)组织分析、硬度测试及单轴拉伸试验,系统地研究了自然时效态和峰时效态(170℃×8 h)Al-xSi-0.7Mg(x=1.44%、2.48%、4.92%、6.61%、8.81%、12.40%、17.20%)合金板材断裂行为,同时研究了时效制度(自然时效、170℃×2 h,170℃×8 h,170℃×18 h)对Al-6.61Si-0.7Mg合金板材断裂行为的影响规律,揭示Si含量及基体硬度对Al-Si-Mg合金板材断裂行为的影响。主要研究结果如下:(1)自然时效态和峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材中存在颗粒状尺寸1~3 μm的深灰色Si相、浅灰色AlFeSiMg相和针状的亮白色AlFeSi相,当硅含量达到17.20%,合金板材中还存在尺寸超过10 μm的块状初晶Si相。Si含量增加,Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材中共晶Si颗粒数量逐渐增多,颗粒间距逐渐减小,但Si颗粒尺寸几乎不变。时效时间从Oh延长至18 h对合金板材中共晶Si颗粒的数量、尺寸、间距和分布无明显影响。(2)Si颗粒具有细化Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材再结晶晶粒的作用。Si含量从1.44%增加至1 7.20%,合金板材的晶粒尺寸从46μm左右减小至8.6 μm左右。Al-6.61Si-0.7Mg合金板材固溶水淬,经170℃时效0~18 h后,再结晶晶粒尺寸和形状无明显变化。(3)自然时效态Al-6.61Si-0.7Mg合金板材未观察到明显的晶内析出相;欠时效态(170℃×2 h)合金板材基体位错上可见少量细小针状析出相;峰时效态(170℃×8 h)和过时效态(170℃×18 h)晶粒内部均可见大量沿一定惯习面交叉分布的针状析出相,时效时间延长,析出相尺寸增大。(4)Si含量增加,自然时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材的宏观硬度显著增加,基体显微硬度略有增加;屈服强度单调增加,延伸率单调下降,抗拉强度先增大后减小,Al-12.40Si-0.7Mg合金板材的抗拉强度最大。峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材的宏观硬度及基体显微硬度显著增加;屈服强度、抗拉强度及延伸率均呈现出先增大后减小的趋势,Al-12.40Si-0.7Mg合金板材的强度最大,而Al-4.81Si-0.7Mg合金板材的延伸率最大。(5)Si含量增加,自然时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材拉伸断口处的等轴韧窝区域不断增大,韧窝大小及深度逐渐增加,韧窝内脱粘及断裂的共晶Si颗粒数量逐渐增多,属于典型的微孔聚集型韧性断裂,裂纹扩展逐渐由绕过Si颗粒转为穿过Si颗粒;Al-17.20Si-0.7Mg合金板材断口存在大量脆断初晶Si颗粒,具有明显的脆性断裂特征;二次裂纹间距随Si含量增加而逐渐增大,长度逐渐减小并与再结晶晶粒尺寸基本一致。(6)Si含量增加,峰时效态Al-(1.44~17.20)Si-0.7Mg合金板材拉伸断口处沿晶断裂特征逐渐消失,等轴韧窝区域不断增大,韧窝大小及深度逐渐增加,局部可见一定数量的二次韧窝,韧窝内脱粘及断裂的共晶Si颗粒数量逐渐增多,属于典型的微孔聚集型韧性断裂,裂纹扩展逐渐由绕过Si颗粒转为穿过Si颗粒;Al-17.20Si-0.7Mg合金板材断口中存在大量脆断初晶Si颗粒,具有明显的脆性断裂特征;二次裂纹长度随Si含量增加而逐渐减小,间距逐渐增大,再结晶晶界对二次裂纹扩展具有显著的阻碍作用。(7)不同热处理工艺后Al-6.61Si-0.7Mg合金板材的拉伸断口分布着数量不等的等轴韧窝,韧窝大小、深度及分布没有明显的变化,韧窝内共晶Si颗粒的断裂方式与基体硬度密切相关。当基体硬度较小时,仅有少量二次裂纹绕过或穿过Si颗粒,韧窝内的Si颗粒多数脱粘,少数发生脆断;当基体硬度增大时,二次裂纹的长度显著减小,裂纹长度逐渐趋于一致;裂纹间距明显变大,二次裂纹穿过Si颗粒的比例逐渐提高,绕过Si颗粒的比例显著减小,韧窝内的脆断的Si颗粒逐渐增多。
其他文献
纸基分析装置(PAD)因其成本低、制作方法简便、与其他检测方法兼容、适合于现场分析等优点,在环境监控、医疗诊断、食品检测等领域有较大的应用潜力。然而灵敏度低是限制纸芯片广泛应用的一个瓶颈。因此,将在线样品浓集方法引入纸基分析装置中对于低含量样品的高灵敏检测具有重要的意义。第一章对纸基分析装置的发展历程、制作方法及检测方法进行了介绍。综述了目前在纸基分析装置系统中样品富集方法及应用,着重论述电动富集
粉尘浓度检测是环境监测的重要方法之一,在现代众多的粉尘浓度检测方法中,传统的粉尘测量方法很难满足测量的精度要求,本文采用后向散射法对含尘气体进行测量。光后向散射粉尘浓度测量方法是通过获得粉尘粒子系后向散射光强来计算粉尘的浓度的。本课题在Mie散射理论的基础上研究了粉尘浓度检测系统。由于可见光容易受到外界杂光的影响,且功耗较大,本课题采用红外发光二极管。红外发光二极管的驱动电路简单,且响应速度快,具
随着数字化电子工业和信息技术的飞速发展,磁性纳米颗粒材料作为一种重要的纳米材料,在高密度存储、靶向治疗、高分辨率磁共振成像等领域有着广泛的应用前景。与块体材料不同的是,磁性纳米颗粒材料独特的尺寸效应使其很多物理参数在纳米尺度发生变化,因此它的物理性能也变得复杂并具有多样性。磁性纳米颗粒膜的物理性能与其成分、结构、颗粒大小和环境温度关系密切。随着磁性电子元器件不断微型化和集成化,磁性颗粒尺寸不断降低
随着现代社会和工业的发展,钼及其化合物的应用领域不断拓宽,促使钼的冶炼提取技术得到迅速发展。辉钼矿是最主要的钼冶炼原料之一,由于传统的冶炼方法存在污染环境等问题,故湿法冶金工艺越来越受到重视。本研究对辉钼矿在常压酸性体系中的氧化浸出过程进行探索,研究了 Fe2(SO4)3/H2SO4,H2O2/H2SO4,和HNO3等不同氧化剂溶液中,浸出温度、氧化剂浓度和矿浆浓度等因素对辉钼矿在酸性体系中的氧化
金属铜具有优良的导电性、延展性,但其强度较低。本文采用T2紫铜为基体,体积分数为10.89%的304不锈钢丝网为增强体,通过热轧复合法制备铜基复合板。采用OM、SEM等检测方法对复合板组织进行分析,通过拉伸、冲击、弯曲、硬度、疲劳试验对复合板力学性能进行研究,采用导电率测量仪对复合板导电率进行测量,研究表明:(1)通过热轧复合成功实现304不锈钢丝网增强铜基复合板的制备。(2)铜与铜、铜与钢、钢与
近年来,镍资源的供应紧张和价格波动已经成为制约不锈钢健康、稳定发展的重要原因。目前已有研究发现,在铁素体不锈钢中添加微量的锡元素,可提高不锈钢的耐蚀性能和成形性能,有助于促进不锈钢行业的品种结构优化和技术进步,并显著减少对外贵合金资源依存度,具有很好的发展前景。然而,对于热轧退火工艺对含锡铁素体不锈钢组织、织构及性能的影响研究甚少。因此从组织演变、织构演变的角度深入讨论热轧后退火工艺对含锡铁素体不
本论文采用不对称二聚体的结构方式,以手性扁桃酸作为中心,合成了两个系列的液晶二聚体,考察了分子刚性、端基极性对性能的影响。本文共合成了 8个中间体:4-丁氧基苯甲酸(QBA)、4-((4-丁氧基苯甲酰)氧基)苯甲酸(QBBA)、2-(4-丁氧基苯甲酰氧基)-2-苯基乙酸(QBMA)、2-((4-((4-丁氧基苯甲酰)氧基)苯甲酰基)氧基)-2-苯乙酸(QBBMA)、对苯甲酰氧基苯酚(B2)、4-三
三元过渡金属氧化物(TTMOs)由于它们复杂的化学成分,灵活的结构变化和多种金属之间高效的协同作用已经被广泛应用于锂离子电池(LIBs)的电极材料中。然而,它们固有的低导电性和在锂离子(Li+)反复充放电过程中由巨大的体积变化导致的材料粉碎等问题阻碍了它们的实际应用。一个有效的解决办法是去设计各种空心微纳米结构的TTMOs,当然这已经被广泛证明过。尤其的,多壳空心结构的TTMOs最近被广泛关注,因
超级铁素体不锈钢具有良好的综合力学性能和耐腐蚀性能,广泛应用于电厂凝汽器、热交换器、石油化工、地热能、海水淡化等领域。自上世纪70年代问世以来,由于其卓越的性能和相对较低的价格,已取代铜、钛、超级奥氏体不锈钢等,成为滨海电站凝汽器冷凝管的主流材料。本课题以超级铁素体不锈钢为研究对象,通过金相显微镜、扫描电镜、维氏硬度、室温拉伸、电化学测试和冲刷腐蚀测试方法,系统研究了铌钛稳定化和热处理制度,对超级
热电材料能够实现热能与电能的直接转换,在余热回收利用等诸多领域具有重要的应用前景。作为一类重要的中温热电材料,SnTe廉价且无有毒成分,近年来备受关注。然而,由于SnTe具有极高的载流子浓度和较大的晶格热导率,其热电性能仍然较低。为了解决上述问题,本文采用了Sb/I共掺杂来补偿过量的空穴浓度,此外,在SnTe中还添加了Ag2O纳米颗粒来调控其热输运性能。借助于各种分析测试技术,深入地研究了Sb/I