时效处理对复合细化变质A356铝合金导热与力学性能影响的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:weifeng151
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
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。
其他文献
Nd-Fe-B系合金由于其具有强单轴各向异性与高的磁能积而得到广泛应用。掺杂合金元素对Nd-Fe-B系合金的微结构影响很大,并且薄带的微结构将在一定程度上遗传至后续制备的磁体中。本文采用电弧与感应熔炼及熔体快淬与退火的方法分别制备了Nd-Fe-Co-Ga-B和Nd-Pr-Ce-Fe-Zr-B薄带,通过优化元素含量和试验参数,获得了具有优良硬磁性能、小尺寸晶粒及高性价比的薄带。利用X射线衍射仪、扫描
学位
无铅双钙钛矿材料以其优异的光电性能和绿色稳定特点成为新型太阳能电池领域的研究热点。目前无铅双钙钛矿晶体的制备方法多为溶液法,采用溶液法制备钙钛矿晶体时溶液的温度、浓度等条件对晶体的形核和生长过程有很大的影响,进而决定最终晶体的尺寸和质量。然而受观测技术等的限制,实际的制备过程中往往无法直观地观察及记录晶体生长期间的完整信息。将数值模拟技术与晶体生长实验相结合,可以从全空间全时间域角度再现晶体生长的
学位
锂离子电池(Lithium Ion Batteries,LIBs)因具有高质量/体积能量密度而被广泛应用于日常生活的各个领域。但由于现有的材料体系难以满足人们对LIBs市场的巨大需求,因此寻找更高性能的材料体系吸引了广泛的研究兴趣。金属锡基材料具有高比容量(994 m Ah g-1/2111 m Ah cm-3)这一显著优点受到了学者们的关注,但是锡基材料在充放电过程存在极大的体积变化导致材料粉化
学位
基于钾丰富的储量、低廉的成本和较低的标准电极电势等优点,钾离子基储能体系被认为是具有潜力的新一代储能系统之一。其中,钾硒(K-Se)电池与传统的钾离子电池相比因具有更高的能量密度而受到越来越多的关注。但块体Se无法充分钾化,导致容量较低,且在充放电过程中容易形成多硒化物而引起穿梭效应,影响K-Se电池的循环稳定性。为充分暴露Se的反应活性位点,抑制多硒化物的产生,本文制备不同结构的多孔碳作为Se基
学位
Ni-Mn基Heusler合金是一类性能优异、应用广泛的金属功能材料。本论文通过理论计算与实验分析相结合的方法分别研究了Bi掺杂对Ni2Mn Ga、Mn2Ni Ga、Ni-Mn-In和Mn-Ni-In合金以及Zn掺杂对Ni2Mn1.5X0.5(X=In,Sn,Sb)合金的马氏体相变、磁性和电子结构等性质的影响,并对其物理机制进行了探讨。通过第一性原理计算,研究了Bi掺杂对Heusler合金Ni2M
学位
石墨烯特殊的二维结构以及出色的理化性能,使之在半导体、储能及电容器、复合材料等领域极具应用前景。但因其生产工艺复杂苛刻,设备昂贵,生产成本高、技术难度大,品质难以有效把控,甚至酸性氧化剂污水排放,环境污染等问题,一定程度上限制了石墨烯的规模化应用。本文提出利用机械驱动橡胶剥离石墨制备石墨烯的方法,即利用橡胶基体与鳞片石墨表面间的亲和性,相容性,在机械力持续驱动下,对辊的压缩力、剪切力,以及橡胶的粘
学位
锆及锆合金的耐蚀性能和生物相容性能优异,热中子截面面积小,在航空航天、生物医疗和核工业等领域均具有广泛的应用。但传统的锆合金抗拉强度低,耐磨性差,易点蚀,而核用锆合金成本较高。因此,众多学者研发出一种新型民用Zr-Ti-Al-V四元高强韧锆合金。相比于传统锆合金,其力学、耐蚀和耐磨性能均得到了显著的提高,但在应用中仍具有易点蚀和耐磨性差的缺点。为了进一步提高其耐蚀、耐磨性能,本文以47Zr-45T
学位
Alnico合金是一种调幅分解型合金,因具有较高的居里温度(850℃)与优越的温度稳定性等优点得到了广泛的应用。Alnico合金调幅分解后产生的α1和α2相的形状、尺寸以及二者的比例对提高磁性能至关重要,但两相的比例并不容易控制。本文利用电弧熔炼和熔体快淬的方法制备了Alnico合金以及与Alnico合金调幅分解后α1和α2相成分相同的α1和α2合金铸锭和薄带,并对其进行固溶处理和磁场热处理以及单
学位
高温高熵合金是基于高熵合金的设计理念,由难熔元素组成的一种新型高熵合金,不仅具备高熵合金的良好力学性能,而且作为高温合金具有优异的高温性能,在航空航天等领域极具应用前景。但当前针对高温高熵合金的研发仍处于“试错”式的实验探索阶段。随着材料设计理论和计算方法的发展,基于精准相图热力学信息的热力学计算CALPHAD(CALculation of PHAse Diagram)为高性能合金的高效设计提供了
学位
界面调控是改善材料性能的手段之一。目前大量的研究表明,依附于界面存在且热力学稳定的界面相可用于界面调控,进而可显著地提升材料的强塑性。随着深入的研究,界面调控经历了界面相由晶体结构向非晶结构转变的过程。为了更好的设计高性能金属材料的界面结构,对比晶体界面相、非晶界面相与材料力学性能的关系显得十分必要。此外,材料在实际服役过程中会遭遇外界环境条件的变化,这通常会造成材料中界面相形貌、尺寸和结构等的改
学位