论文部分内容阅读
本论文采用了一种全新的材料制备工艺一固液混合铸造技术制备了Al-Mn合金坯料。所谓固液混合铸造技术是指在过热的合金熔体中加入大量的同种合金粉末或润湿性好的异种合金粉末，经强烈均匀的搅拌后进行铸造或各种热加工的一种材料制备工艺。 论文的主要研究内容包括以下几个方面：制备了Al-Mn合金粉末与母合金，研究了固液混合铸造工艺过程，初步探索并掌握了固液混合铸造工艺条件，观察了铸坯及其后续热加工材料的微观组织，检测了后续加工材料的室温力学性能与耐磨性能，并对固液混合铸造Al-Mn合金坯料的触变成形进行了有益的探索。 将预先制备好的Al-Mn合金粉末按一定的比例加入到自行设计的搅拌装置里，并同时对Al-Mn合金熔体和粉末进行强烈均匀搅拌达到均匀状态，使之变成半固态浆料，将获得的半固态浆料进行压铸成形制备棒材，并对挤压所得的材料进行显微组织观察和力学性能测试。Al-Mn合金半固态浆料转移温度为800℃，半固态转移时间小于10秒。由于合金熔体存在一定的过热度，粉末加入后出现颗粒部分融解现象，使得粉末与熔体之间形成良好的冶金结合，同时又基本保持了粉末的快速凝固组织结构。另外，在半固态温度下进行压力加工有利于粉末团聚体的进一步分散。 实验结果表明：在固液混合铸造工艺中粉末的加入对合金组织中的初晶锰和合金基体组织具有很好的细化效果，半固态浆料的热挤压抗力明显小于全固态热挤压抗力。随着加粉量的增加和粉末粒度的减小，固液混合铸造Al-Mn合金坯料的力学性能随之升高。采用该技术获得的Al-Mn合金坯料的金相显微组织均匀，晶粒细小，呈等轴状或近等轴状（蔷薇状），热挤后合金的力学性能为：σb=130MPa，σ0.2=80MPa，δ=1％，优于传统铸造和半固态铸造合金，使难以应用的高锰铝合金有了应用可能。 采用固液混合铸造技术制备的高锰铝合金的平均摩擦系数为0.46，显著优于铸造合金和不加粉搅拌状态的性能。在200～300℃仍然以磨粒磨损为主，在300℃以上才是粘着磨损，并且其耐磨性能随着粉末量的增加而增加。 该技术工艺简单、生产成本低廉、能成形复杂形状件和大件等优点，具有一定的工业应用前景。