汽車發(fā)動機用Al-Si-Mg-Hf合金高溫析出行為研究.pdf

1、Al-Si-Mg系熱處理可強化鑄造鋁合金，以其良好的鑄造、耐磨損和耐腐蝕等性能被廣泛用于汽車發(fā)動機缸蓋等部位，對于汽車輕量化有著重要的意義。隨著汽車技術的進步和環(huán)境友好等方面的要求，提高Al-Si-Mg鑄造鋁合金的性能迫在眉睫。
　　作為過渡元素之一的鉿（Hafnium）在元素周期表中靠近鈧（Scandium）,鈦（Titanium）和鋯（Zirconium），也是開發(fā)可鑄造、抗蠕變鋁基材料的重要元素，在二元Al-Hf合金中，Hf

2、元素可以從過飽和固溶體中連續(xù)析出或不連續(xù)析出具有L12結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)態(tài)Al3Hf析出相，對鋁合金的組織和性能有著顯著的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在 Al-Si-Mg合金中加入0.5％左右質(zhì)量百分數(shù)的合金元素 Hf，經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?，有高密度Si2Hf析出相的出現(xiàn)。這種呈現(xiàn)出納米帶形貌的析出相具有Cmcm空間點群正交結(jié)構(gòu)。
　　本課題主要研究Hf元素對 Al-Si-Mg合金組織和性能的影響，并進一步研究不同熱處理條件下這種含Hf鋁合金中第二相的演

3、變規(guī)律以期得出Si2Hf的納米析出帶的生成溫度，并利用聚焦離子束和透射電子顯微鏡選區(qū)電子衍射結(jié)合高分辨像研究了納米析出帶的空間分布及其與鋁基體的位向關系。
　　通過Al-Si-Mg鑄造鋁合金添加Hf元素與不添加Hf元素的對比研究，得出結(jié)果如下：（1）質(zhì)量分數(shù)0.42%的Hf元素添加量，可以降低鑄造Al-Si-Mg鋁合金的枝晶臂間距。但是由于添加量低的原因，降低枝晶臂間距的程度有限。（2）Al-Si-Mg鑄造合金的主要強化方式是過剩

4、相強化，由于熱處理過程中共晶Si的部分溶解及其形貌由板條狀向球狀過度，出現(xiàn)強度減低和電導率升高的現(xiàn)象。（3）合金元素Hf可以通過形成高溫析出相的方式在一定程度上有效阻止Al-Si-Mg鑄造鋁合金在高溫下強度降低的現(xiàn)象。
　　通過對Al-Si-Mg-Hf合金在高溫下不同條件的熱處理得出結(jié)論如下（1）共晶Si在高溫演變的過程，是逐漸由珊瑚狀向球狀逐漸轉(zhuǎn)化的過程，且溫度起主要的影響因素。（2）Si2Hf納米析出帶的析出溫度區(qū)間是520℃

5、至560℃之間，在晶粒中心區(qū)域析出密度高于共晶硅顆粒周圍區(qū)域。（3）Si2Hf析出相與基體的位向關系如下：
　　[-112]Al//[101]P(020)P//(1-11)Al；[-112]Al//[-312]P(151)P//(1-11)Al；[10-1]P//[-101]Al(020)P//(111)Al；
　?。?）合金中的納米析出帶呈現(xiàn)高密度的空間分布狀態(tài)，且長度差異很大。并且基體中存在平行四邊形形狀的等析出相。通過