真空度及热处理对压铸件微观组织及力学性能的影响研究

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随着汽车工业的快速发展,对于汽车的节能、环保以及安全等越来越重视,使用压铸工艺生产的铝合金零部件已经在汽车制造业得到了广泛的应用。由于压铸工艺的特点,传统的压铸件内部通常会含有气孔等铸造缺陷。真空压铸技术的发展已被许多的研究者证实能够有效地降低压铸件中的气孔,从而有效提高压铸件的力学性能。同时,压铸件的力学性能除了与其铸造缺陷有关外,压铸件显微组织对于其力学性能的影响也不容忽视。尤其是对于Al-Si系压铸铝合金而言,共晶硅相的形貌对于其力学性能有着非常重要的影响,真空度的大小对于压铸Al-Si-Cu合金微观组织的影响目前还鲜有研究。因此,研究真空度的大小对于压铸Al-Si-Cu合金微观组织及力学性能的影响显得很有必要。针对于上述问题,本文以发动机缸体为研究对象,对不同真空度下的压铸Al-Si-Cu合金进行了显微组织分析及力学性能测试。此外,还对其进行了T6热处理。得出了以下主要结论:(1)在1013 mbar下共晶硅相的长径比值相比于其在200 mbar和100 mbar下分别下降了31.3%和34.0%。其原因可能是因为铝合金液体在大气环境下充型时会与型腔中的空气反应形成γ-Al2O3和β-(Al,Si,Fe)相。Si相与γ-Al2O3和β-(Al,Si,Fe)相的晶格匹配度分别为3.4%和0.77%,说明γ-Al2O3和β-(Al,Si,Fe)相可以很好地作为共晶硅相的异质形核核心使共晶硅相的长径比值得到降低。(2)在铸态下,当真空度从1013 mbar提高到100 mbar时,压铸件的抗拉强度及延伸率分别提高了10.8%和36.8%,其主要原因是压铸件中气孔大小以及孔隙率的降低。(3)经过T6热处理后,沉淀强化使α-Al晶粒的强度得到提高,因而压铸件的抗拉强度及硬度都得到显著提高。同时,在200 mbar和100 mbar下,晶界处存在的粗大共晶硅相使其伸长率显著降低。(4)经过T6热处理后,在1013 mbar下压铸件的断口形貌表现为穿晶断裂,这是因为球化了的共晶硅相降低了晶界处的应力集中。在200 mbar和100 mbar下压铸件的断口形貌表现为穿晶断裂与沿晶断裂的混合型断裂形貌,这是因为经T6热处理后粗大的共晶硅相存在于晶界处降低了晶界处的强度。
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