变质对过共晶铝硅合金显微组织及切削性能的影响

摘要

过共晶铝硅合金具有耐磨、耐热、线膨胀系数小、尺寸稳定性好等优点，是制造发动机气缸、活塞等部件的重要材料，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。但是，过共晶铝硅合金中普遍存在粗大的多角形初晶硅颗粒，严重割裂了铝基体，恶化了合金的切削加工性能，限制了其在工业上的广泛应用。因此，采用变质处理改变合金组织中初晶硅的形貌，改善其切削性能。
　　本文利用金相显微镜(OM)、Metalscan2000/2000F型发射光谱仪以及力学性能测试、建模评价等分析手段，研究了变质对Al-20％Si合金显微组织及切削加工性能的影响。
　　研究结果表明:采用P变质过共晶铝硅合金，变质剂添加量、变质温度、变质时间都能影响变质效果。当变质剂添加量为1.0％时，初晶硅的平均尺寸最小，从未变质时的120μm下降到25μm，变质效果最好。当变质温度高于760℃时，变质效果明显，初晶硅平均尺寸在30μm左右，而变质温度低于760℃时，变质剂不能充分发挥变质作用。当变质时间为1h时，初晶硅的平均尺寸为25μm左右，变质效果较好。当变质时间超过1h时，随着变质时间的增长，初晶硅的平均尺寸反而变大。通过正交试验，得出P变质过共晶铝硅合金的最佳工艺参数为:变质剂添加量为1％、变质温度760℃、变质时间1h。
　　过共晶铝硅合金变质后，硬度由未变质时的138.7HB提高到167.7HB，提高了约20.9％。伸长率由未变质的0.2％变为0.4％，并且磨蚀性降低。
　　变质后切削加工性雷达图面积大于变质前的，证明经过变质处理后，切削加工性得到改善。变质后刀具耐用度是变质前的1.5倍，平均摩擦力比变质前下降了8.4％，失重量减少，摩擦力-时间曲线变的更平滑，生产效率提高，都证明变质改善了过共晶铝硅合金的切削加工性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 过共晶铝硅合金概述

1．1．1 过共晶铝硅合金的成分

1．1．2 过共晶铝硅合金的组织特征

1．1．3 过共晶铝硅合金的性能特点

1．2 过共晶铝硅合金的发展及应用

1．3 过共晶铝硅合金切削加工性研究现状

1．3．1 国外过共晶铝硅合金切削加工水平

1．3．2 国内过共晶铝硅合金切削加工水平

1．4 影响过共晶铝硅合金切削加工的因素

1．5 改善过共晶铝硅合金切削加工性的方法

1．6 变质对过共晶铝硅合金切削加工性能的影响

1．6．1 过共晶铝硅合金常见的变质剂及变质机理

1．6．2 过共晶铝硅合金切削性能的评价

1．7 课题的提出

1．8 研究的内容与意义

1．8．1 研究内容

1．8．2 研究意义

1．9 技术路线

2 实验过程及研究方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 实验方案

2．3．1 实验室熔炼方案

2．3．2 车间熔炼方案

2．4 实验分析方法

2．4．1 金相显微分析

2．4．2 合金成分分析

2．5 性能测试

2．5．1 硬度试验

2．5．2 拉伸试验

2．5．3 刀具耐用度试验

2．5．4 摩擦力对比试验

3 变质对过共晶铝硅合金显微组织的影响

3．1 不同变质剂对过共晶铝硅合金显微组织的影响

3．2 变质剂添加量对过共晶铝硅合金显微组织的影响

3．3 变质温度对过共晶铝硅合金显微组织的影响

3．4 变质时间对过共晶铝硅合金显微组织的影响

3．5 P变质过共晶铝硅合金最佳工艺设计

3．5．1 正交试验的设计

3．5．2 正交试验变质后的显微组织

3．5．3 正交试验结果分析

3．5．4 验证试验

3．5 本章小结

4 过共晶铝硅合金切削加工性评价

4．1 变质对过过共晶铝硅合金性能的影响

4．1．1 变质对过共晶铝硅合金硬度的影响

4．1．2 变质对过共晶铝硅合金塑性的影响

4．1．3 变质对过共晶铝硅合金磨蚀性的影响

4．2 基于雷达图法评价切削加工性

4．2．1 雷达图法评价切削加工性简介

4．2．2 基于雷达图法评价指标的标准化与归一化

4．2．3 基于雷达图法评价切削加工性结果分析

4．3 变质前后刀具耐用度评价切削加工性

4．4 变质前后摩擦力评价切削加工性

4．5 变质前后生产效率评价切削加工性

4．6 本章小结

5 主要结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢