冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响.pdf

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1、第33卷第2期西安工业大学学报Vol_33No．22013年2月JournalofXi’anTechnologicalUniversityFeb．2013文章编号：1673—9965(2013)02—128—06冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响刘颖卓，党波，刘峰(1．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072；2．西安工业大学材料科学与化工学院，西安710021)摘要：研究了不同冷却速率对A356合金凝固组织和微观硬度的影响，以及T4热处理后，其显微组织和微观硬度的进一步演化．结果表明：提高冷却速率，凝固组织a—Al的二

2、次枝晶臂间距(SDAS)和共晶Si的尺寸显著减d、，微观硬度显著提高；8h的T4热处理后，相同冷却速率下的SDAS几乎没有变化，而较高冷却速率下的共晶Si更容易球化．冷却速率为9℃／s和0．15℃／s试样的微观硬度都得到进一步提高，冷却速率为167℃／s时，共晶Si在完全球化后进而长大粗化，试样的微观硬度反而降低．可见，当冷却速率较高时，细小的共晶Si仅需要相对较短的固溶时间就可以球化，达到最佳的力学性能．因此，通过控制冷却速率，可以细化晶粒，提高性能，还能缩短T4热处理的时间，节约生产成本．关键词：冷却速率；A356铝合金；显微组织；微观硬度；

3、T4热处理中图号：G146．21文献标志码：AA356铸造铝合金由于具有优良的铸造性能、因素[3]，被人们看成解决以上问题的一个重要突破良好的力学性能及耐腐蚀性能，而被广泛应用于汽口．Fei等_4]研究了冷却速率对A1一Mg—Si合金凝固车、航空、航天等重要工业领域_1]．在工业应用中需过程的影响，得出随着冷却速率的增加，合金凝固要性能良好的铝合金，而其性能主要取决于其凝固组织中共晶相体积分数增加．Dutta等[5]研究了冷组织2]．A356铝合金的铸态组织一般由粗大的a—却速率对A1-Fe—Si合金凝固行为的影响，认为随Al枝晶和针状的共晶Si

4、组成，而该形态的组织会着冷却速率的增加，合金凝固组织中共晶相体积分降低合金的力学性能，限制其工业应用．如果想进数增加，枝晶问距减小，并使二次相等轴化．而一步提高A356铝合金的力学性能，则需对其进行Peng等I6]研究了热处理对A356合金组织和性能热处理．但是实际生产中通常几十小时、甚至上百的影响．EmmaSjolander等_7]研究了Al—Si—Cu—Mg小时的热处理，消耗了大量的时间和能源，也意味铸造合金的热处理．这些研究主要分别集中在冷却着生产成本的成倍增加，这无疑也会限制该合金的速率对凝固组织的影响和凝固组织在热处理中的广泛应用．如何

5、优化A356铝合金的凝固组织以及演化两个部分，但是如何把二者结合起来，关于冷如何减少其热处理时间，已经成为许多科研工作者却速率通过控制合金凝固组织来影响合金的热处关注的问题．而冷却速率作为决定凝固组织的关键理组织，从而改变热处理时间的报道还较少．*收稿日期：2012—12—24基金资助：国家重点基础研究发展计划(973计划，2011CB610403)；国家杰出青年基金(51125002)；国家自然科学基金(51071127，51134011，51101122)；凝固技术国家重点实验室自由研究基金(66一QP一2010，24一TZ-2009)西北工

6、业大学基础研究基金(JC201008，JC2o12o1)作者简介：刘颖卓(1987一)，男，西北工业大学硕士研究生．通讯作者：刘峰(1974一)，男，西北工业大学教授，主要研究方向为凝固技术．E—mail．1iufeng@nwpu．edu．cn．第2期刘颖卓，等：冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响129因此，本文通过一套能获得冷却速率差别达三除气精炼后，为使熔体成分均匀保温30min，然后个数量级的组装金属模具，研究不同的冷却速率对在720℃将熔体浇人到如图1所示的组装模具中．A356合金的凝固组织及微观硬度的影响，以及T4该组装模

7、具最顶层是一套绝热模具，可获得热处理后，显微组织和微观硬度的进一步演化．0．15℃／s的冷却速率；中部是一套常规的金属模具，可以获得9~C／s的冷却速率；最底层是一套水1实验方法及步骤冷铜模，可以获得167℃／s的冷却速率．浇注完成本文所用试验材料为商用铸造A356铝合金，后，将各冷却速率下得到的试样在540℃固溶处理其化学成分见表1．将A356铝合金锭放人石墨坩8h，然后淬火至室温，把该过程称为T4热处理．埚，用电阻炉进行熔炼，熔炼温度为750℃．对熔体表1A356铝合金的化学成分(w／9／6)Tab．1CompositionsofA356al

8、loy(％)在凝固过程中用K型铠装热电偶采集温度数据，并通过数据处理系统绘制成冷却曲线，用以计算冷却速率．用差热扫描量热计在氩气保护下以