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ZAlSi7Mg B高强度铸造铝合金的研制
作者:管理员    发布于:2016-01-04 14:42:05    文字:【】【】【

  ZAlSi7Mg高强度铸造铝合金,属于亚共晶Al-Si-Mg系合金。由于它不但有较高的机械性能和优良铸造性能,而且有良好的耐腐蚀性能、耐热裂性能、抗氧化性能、气密性能、电镀性能和焊接性能。又因其含铁量<0.02%,可以跻身于要求无磁结构的产品之中,因而在机械制造和军事工业上得到了广泛的应用。为满足产品引进、产品更新对材料性能的要求,提高我国铸造合金的材质水平,进行了ZAlSi7MgB篼强度铸造铝合金的研制。使用工业原材料,采用变质、细化、强化a等工艺措施和适当的热处理工艺,改善了组织,使砂型单铸试棒(T6处理)机械性能比国内ZL101A和ZL104合金有了显著提闻。

  2试验条件和试验内容金(用单晶硅头或结晶硅Si-1与工业纯铝A1-00配成);硅铝明锭(ZAlSiD-0);A1-Ti中间合金(AlTi4);Al-Cr中间合金。(AlCr2);纯镁(Mg-2)。

  实验设备:使用SG-3-10、GY-20和QR2-150电阻坩埚炉熔化,铸铁坩埚;在RJJ36-6型井式回火电阻炉内进行固熔处理;砂型单铸试棒,直径为12mm,试棒不加工。

  试验内容:化学成分对合金机械性能的影响;变质剂及变质工艺的试验;原材料纯度对机械性能的影响;热处理工艺试验和铸件试制。

  3试验结果及分析3.1化学成分、机械性能ZAlSi7MgB高强度铸造铝合金的化学成分范围见表1,机械性能见表2.余量表2 ZAlSi7MgB铝合金机械性能铸造方法热处理状态机械性能(4砂型注:T―淬火和人工完全时效3.2变质剂试验则以粗大的针状分布在a基体上,恶化机械性能。因此采用变质处理改善共晶Si的形态,减少其对a基体的割裂作用,是提高机械性能的重要途径之一。关于变质剂的种类有关资料报导较多,目前工厂使用较多的仍是钠盐变质剂,经过钠盐变质处理的合金,共晶Si细化,机械性能提高,但还存在着许多如合金针孔度增大,变质有效时间短,难以控制,污染环境,腐蚀坩埚和工具等缺点。

  为此,经过试验,采用AST-l、AST-2复合变质剂(含有碲、锑)处理合金,同时细化a和共晶Si,使机械性能cr6处理)达到:b:318~ 333MPa,S5:4%~7%.并且具有工艺简便,容易掌握,长效,重熔后变质效果仍不衰退,无污染、不腐蚀坩埚和工具等优点,是一种良好的长效变质剂。

  ZAlSi7MgB铝合金用AST-1复合变质剂处理后,熔体保持l、2、3h,或重熔三次,组织和机械性能基本保持不变。对机械性能的影响见表3、表4.表3AST-1复合变质剂的长效性熔体保持原始状态表4 AST-1复合变质剂的重熔性熔体重熔未重熔重熔1次:重熔2次重熔3次3.3原材料纯度对机械性能的影响原材料纯度对ZAlS7MgB铝合金组织和性能有很大的影响。试验结果见表5.不同纯度的铝硅共晶合金含磷量是不同的,见表6.表5材料纯度对机械性能影响序号原料材变质剂机械性能篼纯铝-单晶硅工业铝-单晶硅工业铝-砂铝明*篼纯铝-矽铝明*工业铝-矽铝明* *矽铝明锭或用结晶硅自配的铝一桂中间合金表64种纯度的铝一娃共晶合金含P量>样品合金沔成高纯招-单晶桂工业铝-单晶硅篼纯铝-结晶硅工业铝-结晶硅*上海材料研究所测定由此可知,含磷量对变质效果有明显的影响。AST-1复合变质剂在ZAlSi7MgB铝合金中的变质作用可设想分为二步:(1)一部分复合变质剂中和熔体中的磷,消除磷在铝硅二相相界上的偏聚,减少共晶硅片厚度。

  (2)剩余的复合变质剂使共晶硅的形态得到改善。为此,由表6可知,在相同的熔炼和热处理工艺条件下,使用AST-1复合变质剂(高纯铝-单晶硅、工业铝-单晶硅)机械性能接近,而工业铝-矽铝明机械性能较低,这是由于工业铝-矽铝明中含磷量较高的缘故。

  据此又配制了AST-2复合变质剂,适用于含磷量较高的普通工业原料。

  3.4热处理工艺试验经过试验,这种铝合金最合适的固溶温度是540T,在工业生产中考虑温差的影响,时效温度和时间对机械性能的影响见表7热处理工艺对性能的影响序号热处理工艺机械性能由表7可知:可采用不同的时效工艺来满足产品对机械性能的要求。

  3.5复合变质剂(AST-l、AST-2)的特点金获得良好的组织。未变质时,共晶硅为针状,分枝较少,针片较厚。用复合变质剂处理后,共晶硅分枝密集,有不同程度的扭曲,针片短而细。即复合变质剂促使共晶硅分枝,使之细化。用复合变质剂变质后,能同时细化a相,使初生a枝晶胞尺寸变小,二次枝晶间隙尺寸减小。

  ⑵复合变质剂在热处理过程中促使共晶硅粒状化的能力强。未变质的ZAlSi7Mg B铝合金经过T6处理,针状共晶硅端头钝化,成为杆状。经复合变质剂处理的ZA1-Si7MgB铝合金,在固溶热处理时,复合变质剂促使硅的溶解,这时硅容易分割粒化,变成细小的短杆状、颗粒状,从而提高机械性能。

  复合变质剂中的Sb与Mg生成Mg3Sb2相。在用复合变质剂处理的ZAl-Si7MgB铝合金中,有的生成,它占去合金中一部分镁,使MfeSi相数量减少,从而改善机械性能。

  复合变质剂处理后,合金组织致密,针孔度低。熔炼ZAlSi7MgB铝合金,先变质,后除气,使合金含气量小,针孔度达到1~ 2级,铸件组织致密,加工后表面质量高,耐液压性能好。

  4结论处理后,砂型单铸试棒的机械性能可稳定在~6%.ZAlSi7MgB的研制成功为我国研制新的高强度铸造铝合金提供了一条新的途径。

  艺简单、操作方便、吸气倾向小、长效、无污染和变质效果稳定的优点,是亚共晶铝-硅镁系合金良好的变质剂。

  ⑶为了得到良好的综合机械性能,热处理规范推荐泮火温度535*5,保温8lh,时效温度150,保温8~10h或160T保

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