AlSi10MnMg合金薄壁压铸件的热处理工艺研究

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现代汽车正朝着轻量化、高速、安全舒适、低成本与节能的方向发展。铝合金加工材料由于具有密度小、比强度高等一系列优良特性成为实现汽车轻量化的理想材料。铝合金薄壁压铸件因具有良好的轻量化效果和优异的力学性能,在汽车车身以及底盘类结构件上有广泛的应用前景。本文以AlSi10MnMg铝合金为材料通过压铸工艺制成的汽车后身承重梁作为研究对象,以金属固态相变理论为基础,利用差热分析、金相显微技术、扫描显微镜、XRD衍射分析、拉伸实验以及宏观维氏硬度测试等手段对不同热处理工艺下的AlSi10MnMg铝合金的微观组织与性能进行分析。研究结果表明:(1)固溶温度及固溶时间对合金抗拉强度与硬度的影响均呈先升高后降低的趋势;对合金延伸率的影响呈先降低后升高的趋势。随着固溶的进行,晶界处的共晶硅颗粒逐渐发生熔断,球化,合金断口形貌从混合型断裂演化为脆性断裂。最佳固溶参数为520℃,2h,此时抗拉强度为257.0MPa,硬度为96.0HV,延伸率为4%.(2)研究了合金的单级时效工艺,时效温度及时效时间对合金抗拉强度与硬度的影响均呈先升高后降低的趋势;对合金延伸率的影响呈先降低后升高的趋势,在180℃,3h时达到峰时效,此时合金的抗拉强度为321.5MPa,硬度为124.6HV,延伸率为2%,合金的断口为混合断裂。随着时效的进行,第二相颗粒析出逐渐增多,弥散在晶界处。(3)通过正交实验研究了双极时效对合金的组织性能的影响,研究发现双级时效工艺参数对合金抗拉强度影响程度为:一级时效温度>二级时效时间>一级时效时间>二级时效温度;对硬度的影响程度为:二级时效温度>一级时效温度>二级时效时间>一级时效时间;对合金延伸率的影响程度为:二级时效温度>二级时效时间>一级时效温度>一级时效时间。当考虑合金强度要求时,最佳工艺参数为120℃,0.5h+170℃,2.5h;最终抗拉强度为326MPa,宏观维氏硬度为128,延伸率为2.1%。当综合考虑合金的塑性及韧性时,最佳工艺参数为120℃,0.5h+160℃,2h,抗拉强度为280MPa,宏观维氏硬度为125,延伸率为4.6%。(4)探究了直流电磁场对AlSi10MnMg合金热处理的影响,在磁场下共晶硅颗粒的回溶程度随着磁场强度的增加而降低,硅颗粒随着磁场强度的升高而增大,直流电磁场抑制了Si原子的扩散。合金硬度值随着直流电磁场的强度增加而降低,当磁场强度从0T升高至6T时,合金强度从50.77HV下降至46.53HV,下降8.4%。
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