Bi合金化过共晶Al-Si合金的研究

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1、山东大学硕士学位论文—Ⅸ合金化过共晶AI-Si合金的研究摘要Bi合金化过共晶A1．Si合金拥有耐磨性高，熟膨胀系数低，延伸率和切削加工性能好等一系列优点，并且还有与传统过共晶A1．Si合金A390相媲美的力学性能，因此可应用在活塞、汽车空调压缩机双向斜盘等耐磨性零件上。但是目前国内对Bi合金化过共晶A1．si合金的研究还非常少．本文通过材料熔铸、热挤压和热处理等工艺成功研制了一种具有良好的力学性能和热膨胀性能的Bi合金化过共晶A1．si合金，性能达到国外同类产品指标要求。利用高倍视频显微镜、电子探针、扫描电镜等测试手段研究了Bi合金化过共晶AI-S

2、i合金的显微组织。实验结果显示：Bi在组织中以纯Bi相的形式存在；Bi对共晶硅有一定的变质作用，使合金力学性能提高，抗拉强度gh207Mpa提高至fJ223Mpa，伸长率由0．8％提高到1．O％。冷却速率是影响合金组织的一个重要因素。通过检测不同冷却速率下Bi合金化过共晶朋．si合金的显微组织，研究了冷却速率对合金组织的影响。结果表明：随着冷却速率的增加，不但初晶硅和共晶硅细化，Bi的分布也有很大变化。(b6mm和012mm试棒，冷却速率较大，组织中部分Bi相被包裹在初晶硅中；而在q)150mm试棒中，由于凝固过程中初晶硅生长速率缓慢，Bi液滴被初

3、晶硅凝固界面推动前进，最终在舢基体中凝固。通过差示扫描量热仪(DSC)测定了不同冷却速率下Bi合金化过共晶砧．Si合金降温曲线。实验结果显示：冷却速率越快，初晶硅的析出温度越低。0150mm试棒初晶硅析出温度在680．4"C，而012mm和q)6mm的试棒初晶硅析出温度分别在598．8℃和585．5℃。研究了热挤压变形对Bi合金化过共晶砧．Si合金组织和性能的影响。结果表明：热挤压变形减小了初晶硅的尺寸，并使其边角钝化，共晶硅也由粗大的板片状变为短杆状，从而使合金的强度、硬度及伸长率均有明显的提高。在相同T6热处理工艺下，合金的抗拉强度由挤压前的2

4、40Mpa提高到338Mpa，伸长率由0．7％提高到2．8％，布氏硬度由87．6提高到131．采用膨胀计测定了Bi合金化前后过共晶舢．Si合金的热膨胀系数。结果表明：当温度低于Bi的熔点时，Bi的加入减小了A1．Si合金的膨胀系数，此时含山东大学硕士学位论文—瑚合金化过共晶Al-Si合金的研究Bi量越高膨胀系数越低；但是，当温度超过Bi的熔点时，Bi使AI-Si合金的膨胀系数增大，并且含Bi量越高膨胀系数越大。研究了热挤压前后A1SiCuBi合金的热膨胀性能，发现挤压变形也可以使A1SiCuBi合金的膨胀系数降低。关键词：过共晶A1-Si；Bi；冷

5、却速率；热挤压；热膨胀n山东大学硕士学位论文—瑚合金化过共晶Ai-Si合金的研究Kl't11)YONTHEBI-ADDEDHYPEREUTECTlC札一SIALLOYSABSTRACTTheBi-addedlaypereuteetieA1一Sialloyshaveaseriesofadvantagessuch船lowthermalexpansioncoefficient,hi曲wear-resistingability,excellentelongationrationandmaehinability,wlailemaintainingmechan

6、icalpropertiesthata∞similartoconventionalA390alloy,andthusc缸beappliedtoabrasionresistanee,-requiringapplications，suchItspistonandswashplatesofcompressorsforairconditionersinautomobiles．I-Iowcvcr,nowadaysthereistittlestudyonBi-addedAl-$ialloysinChina．Inthepresentpaper,11Bi—adde

7、dhypereuteetieAI-Sialloywithexcellentmechanicalpropertiesandthermalexpansionpropertyhasbeendevelopedbyoptimizingofmelting。casting,hotextrusionandbeattreatment,etc．Itsproperticahavebceaequaltotlaocounterpartabroad．ThemierostruetureofBi—addedhypereuteetieAI—Sialloyhasbeeninve．斌i

8、gatedusingHSVM,EP姒andSEM,ete．IthasbeenfoundthattheelementBidi