【摘 要】
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A356铝合金由于铸造性能优异,比强度高、导热与耐蚀性能好,在通讯机箱外壳、散热器外壳、发动机外壳等部件中得到广泛应用。随着这些零部件小型化、复杂化、轻量化要求的逐渐提升,对A356铝合金力学性能和导热性能提出了更高的要求。本论文选择Al-6Sr-7La(质量分数为0.5 wt.%)作为A356铝合金细化变质剂,通过固溶处理和高温预时效、二次时效处理来提高合金的力学性能和导热性能。借助于光学显微镜
【基金项目】
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国家重点研发计划(2018YFB2001800):铝合金薄壁类零件的半固态流变铸造技术; 2019河北省省级省校科技合作开发基金:轻质高强度铝合金轮毂生产关键技术与应用;
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A356铝合金由于铸造性能优异,比强度高、导热与耐蚀性能好,在通讯机箱外壳、散热器外壳、发动机外壳等部件中得到广泛应用。随着这些零部件小型化、复杂化、轻量化要求的逐渐提升,对A356铝合金力学性能和导热性能提出了更高的要求。本论文选择Al-6Sr-7La(质量分数为0.5 wt.%)作为A356铝合金细化变质剂,通过固溶处理和高温预时效、二次时效处理来提高合金的力学性能和导热性能。借助于光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、激光导热仪(LFA)、万能拉伸试验机等分析检测手段系统研究了高温预时效、二次时效处理对合金组织、力学性能和导热性能的影响,并对其影响机理进行了初步探讨,主要研究内容包括:(1)通过Minitab软件对U10*(10~8)均匀试验进行回归分析,根据均匀试验中关于合金极限抗拉强度和关于合金导热系数的回归方程,并结合工业生产实际,得到最佳高温预时效、二次时效处理参数(高温预时效温度为490℃、高温预时效时间为80.5min、二次时效前淬火温度为25℃、二次时效温度为190℃、二次时效时间为6 h)。(2)在均匀试验基础上,进一步研究了高温预时效温度(温度范围为450-510℃)对合金微观组织、力学性能和导热性能的影响,并对其机理进行了初步分析。结果发现:随着高温预时效温度降低,合金的极限抗拉强度、屈服强度下降,延伸率升高,而导热系数出现先增加后降低的变化趋势。当高温预时效温度为490℃时,合金的综合性能最佳(极限抗拉强度为286 MPa,屈服强度为262 MPa,延伸率为10.5%,导热系数为188.44 W/(m·K))。合金力学性能的变化是由针状β″相、棒状β’相的数量和尺寸改变导致的,而β″相、β’相形貌的变化与二次时效前α-Al基体中Si浓度的变化有关。此外,合金导热系数的变化是α-Al基体的晶格畸变程度、合金晶粒大小、Si纳米颗粒三者共同作用的结果,其中晶格畸变程度是主要的影响因素。(3)系统研究了二次时效前淬火温度(温度范围为25-80℃)、时效温度(温度范围为160-190℃)、时效时间(时间范围为4-12 h)对合金微观组织及力学性能的影响。结果发现:二次时效前淬火温度越低,晶粒越小,淬火后固溶原子的过饱和度越高,合金的显微硬度越高;随着二次时效温度升高,合金的强度先增加后降低,这是由于β″相的析出和粗化导致的;随着二次时效时间增加,合金的强度先增加后降低,这是由于GP区和β″相的数量和尺寸发生改变导致的。当二次时效前淬火温度、时效温度、时效时间分别为25℃、180℃、8 h时,合金力学性能最佳。
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