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汽车铝合金化是解决世界汽车工业面临的能源、环境、安全等问题的有效措施,而轮毂铝合金化则是汽车铝合金化应用的重要方面。在未来十年内,汽车铝合金轮毂仍将以低压铸造为主。本论文针对A356低压铸造铝合金轮毂,研究了不同热处理工艺对合金力学性能主要是屈服强度的影响,并采用金相观察、X射线衍射、扫描电镜及DSC等分析手段对热处理工艺下A356合金的组织进行了研究分析,对热处理强化机制进行了深入研究。 金相定量分析研究了不同热处理工艺下合金共晶硅颗粒形貌的形貌。研究认为,双级时效工艺下,低温时效时间在2h内,共晶硅颗粒长短径平均值下降,长短径比降低,合金共晶硅产生了一定程度的细化和球化。两小时后,合金共晶硅颗粒开始粗化,球化能力下降,当低温时效时间大于6h,共晶硅颗粒的较T6工艺粗化,球化效果变差。 根据金相定量分析结果,推导了双级时效工艺下,合金共晶硅固溶和析出模型。时效温度下,共晶硅的固溶和硅原子从α-Al中扩散是一个动态过程。硅原子的析出,一方面作为沉淀相和强化相形核核心形式存在,另一方面则依附于共晶硅生长。当低温时效时间小于2h,硅固溶速度大于硅原子析出依附于共晶硅生长的速度,共晶硅细化,低温时效时间大于2h,硅固溶的速度小于硅依附于共晶硅生长的速度,共晶硅产生了粗化。涂装工艺下,共晶硅颗粒粗化的机理也是一致的。 X衍射分析认为双级时效工艺下合金晶格常数大于T6工艺。研究认为,低温时效工艺有利于硅原子从α-Al中析出,由于硅原子半径小于铝原子,从而产生了晶格膨胀。硅的脱溶可作为强化相β′和β″相的形核核心,对合金的强度具有一定的贡献。 双级时效工艺下,合金拉伸断口形貌韧窝分布更为均匀,合金在双级时效工艺下延伸率更好。力学性能结果显示,双级时效工艺下合金延伸率稳定在10-12%左右。 采用传统的T6热处理工艺,A356合金的抗拉强度为280MPa,屈服强度180MPa,延伸率8-10%。双级时效工艺可使合金的抗拉强度提高到310MPa,提高幅度达10%,屈服强度提高到250MPa,提高幅度达39%,延伸率稳定在10-12%。该力学性能满足了目前德国高档轿车对铝合金轮毂屈服强度大于200MPa的性能要求,具有一定的市场