【摘 要】
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铝合金具有高的比强度、质轻、较好的导电和导热性、优异的耐腐蚀性以及优异的加工性能,在航空航天、汽车工业、建筑等行业得到了广泛的应用。随着科技发展,急需提高铝合金的综合力学性能以满足复杂多变的服役环境。细化晶粒是一种有效提高铝合金综合力学性能的方法,目前使用最为广泛的铝合金细化剂是Al-Ti-B合金,但是由于该合金起细化作用的Ti B2粒子易于聚集引起沉聚,同时会受到Zr、Cr等元素的毒化作用使其细
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铝合金具有高的比强度、质轻、较好的导电和导热性、优异的耐腐蚀性以及优异的加工性能,在航空航天、汽车工业、建筑等行业得到了广泛的应用。随着科技发展,急需提高铝合金的综合力学性能以满足复杂多变的服役环境。细化晶粒是一种有效提高铝合金综合力学性能的方法,目前使用最为广泛的铝合金细化剂是Al-Ti-B合金,但是由于该合金起细化作用的Ti B2粒子易于聚集引起沉聚,同时会受到Zr、Cr等元素的毒化作用使其细化作用衰减。因此开发一种新型铝合金细化剂是目前急需解决的问题。本文通过液态金属急冷法制得了Al90Y10、Al88Y10B2和Al90Y8Ti2三种非晶态细化剂,研究了其对A356铝合金细化效果。采用XRD与DSC对制得的非晶合金进行表征。采用OM、SEM、XRD、EDS等测试方法对A356铝合金进行表征,分析其细化机制。采用万能实验机与维氏硬度计对A356铝合金的力学性能进行表征。得到了以下结论:(1)非晶中间合金Al90Y10,在细化剂添加量为0.6 wt.%保温时间为10 min时对A356铝合金细化效果最佳,此时A356铝合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度相比未细化前分别提高了12.5%、16.67%、30.51%和17.66%。(2)非晶中间合金Al88Y10B2,在保温时间为10 min细化剂添加量为0.6 wt.%时对A356铝合金细化效果最佳,此时A356合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度相比未细化之前分别提高了22.49%、14.05%、21.67%和38.33%。(3)非晶中间合金Al90Y8Ti2,在保温时间为5 min细化剂添加量为0.2 wt.%时对A356铝合金细化效果最佳,此时A356合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和维氏硬度相比未细化之前分别提高了26.13%、11.71%、12.4%和25.83%。(4)加入细化剂后,在A356铝合金的α-Al相和共晶硅相之间会形成稀土元素Y的聚集相,阻碍两相溶质交换,细化两相晶粒;同时该相富聚Fe杂质元素,减少了合金基体中Fe脆性相的析出;在Ti、B元素加入后,会形成AlB2、YAl3、Al3Ti等异质形核粒子,参与α-Al相的异质形核过程,增加形核数量,细化晶粒,提高合金强度。(5)同非晶态中间合金相比,晶态中间合金由于其有序的晶体结构,使其在A356铝合金熔体中扩散不均导致出现较差的拉伸断口形貌,造成合金强度、塑性略微下降。
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