Al-Si-(Mg)合金熱處理對微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的影響.pdf

1、Al-Si-(Mg)合金以其優(yōu)良的鑄造性能，高的比強度和優(yōu)良的腐蝕性能而廣泛應(yīng)用于汽車和航空工業(yè)等領(lǐng)域，其鑄件通常經(jīng)過熱處理來使合金獲得好的強度和延伸率。本文主要研究不同的熱處理工藝對Al-Si-(Mg)合金的微觀結(jié)構(gòu)演變和力學性能的影響，共分為四個部分。第一部分主要研究Al-7Si合金熱處理過程中的顯微結(jié)構(gòu)演變;第二部分旨在研究Al-7Si-0.3Mg(A356)合金固溶處理對人工時效的影響;第三部分主要研究半連續(xù)鑄造Al-12Si-

2、0.8Mg合金中共晶組織形核和生長及硅相球化特征;最后一部分主要研究Al-12Si-0.8Mg合金自然時效對后續(xù)人工時效的影響。主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)隨著Al-7Si合金固溶時間的延長，硅顆粒的形態(tài)由樹枝狀逐漸變成橢球狀和球狀;時效過程中，溶入α-Al基體中的硅原子會在鋁基體中聚集，形核并形成沿鋁基體{111}面生長的硅析出相，同時還會在硅顆粒上析出硅的納米孿晶，這些納米孿晶會隨著時效時間的延長不斷長大。硅的孿晶殼層

3、中存在大量孿晶和其他類型的缺陷，除了常見的SiΣ3(111)孿晶外，觀察到的孿晶類型還包括多重孿晶，如五重孿晶。
　　 (2) Al-7Si-0.3Mg(A356)鑄造合金中不可避免的存在孔洞等缺陷，這使長時間的固溶處理對后續(xù)人工時效造成負面效應(yīng)。利用元素線掃描準原位觀察得知在對合金固溶處理時，除了硅顆粒發(fā)生球化外，孔洞和鋁基體界面處發(fā)生了Mg元素的富集。長時間固溶處理的樣品中存在MgO納米顆粒，這與固溶處理過程中Mg元素在孔洞

4、處富集有關(guān)。因此在后續(xù)時效過程中用于形成Mg-Si強化相（主要是β"相）的Mg元素含量減少，從而造成時效硬化能力下降。
　　 (3)Al-12Si-0.8Mg半連續(xù)鑄件中，共晶胞內(nèi)的鋁和硅取向一致，但與初生鋁的取向沒有特定關(guān)系。這證明共晶組織在凝固過程中是獨立于初生鋁形核的。長時間固溶處理后，具有小角度差異的共晶鋁相變成同一取向，共晶鋁晶粒的數(shù)量減少而尺寸不斷增大。另外，部分硅顆粒的內(nèi)部出現(xiàn)兩個具有孿晶關(guān)系的取向，而有同樣取向的

5、兩個硅顆粒與之間的共晶鋁的具有孿晶關(guān)系的現(xiàn)象也普遍存在。
　　 (4)Al-12Si-0.8Mg合金人工時效峰值狀態(tài)析出相均為pre-β"相，而在過時效狀態(tài)大部分的析出相是粗化的β"相，另外還有少量U2、B'和板條狀富硅相生成。自然時效引起的負面效應(yīng)只存在于后續(xù)人工時效早期(30分鐘內(nèi))，之后時效硬度恢復到和單級人工時效一致。透射電鏡觀察顯示，經(jīng)過自然時效的樣品人工時效30分鐘和峰值時與未經(jīng)過自然時效的樣品相比，析出相尺寸更大但