论文部分内容阅读
在强调可持续发展的当下,节能减排是一个重要措施,其有效途径之一是采用轻质材料如铝合金和镁合金等代替钢材,而铝在地壳中含量为金属元素之首,含量丰富;同时,工业金属中回收与再生利用率最高的金属也为铝。因此,铝合金具有广泛应用前景。结合粉末冶金和连续挤压技术分别制备了不同Si含量的Al-x Si(x=11.65、28.5wt.%)和不同粉末粒度的Al-28.5Si(粉末粒度为大于75μm、75～45μm、45～25μm、小于25μm)的铝硅合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、AG-X 100k N型电子万能拉伸试验机、电子背散射衍射系统(EBSD)等检测设备及系统对粉末连续挤压制备的铝硅合金的微观组织、力学性能进行研究分析。研究表明,粉末坯料的相组成包括α-Al基体、初晶Si和针状共晶Si,经连续挤压工艺后针状共晶Si消失,合金组织中的Si颗粒明显细化,形状更规则圆整,均匀的分布在铝基体中。粉末连续挤压制备的Al-x Si合金随着Si含量的增加,抗拉强度逐步提高,塑性有所下降。当Si含量由0%增加到11.65%和28.5%时,抗拉强度由98MPa分别增加到了223MPa和248MPa;Si含量从11.65%提高到28.5%,抗拉强度增加了25MPa,增加幅度不够明显,主要是因为Al-28.5Si合金粉末尺寸差异较大,没有Al-11.65Si合金粉末均匀圆整。快速凝固Al-28.5Si合金粉末形貌与冷却速度有关,冷却速度大时,熔滴凝固收缩幅度小,熔滴快速凝固易形成近球形表面光滑的小颗粒;反之,熔滴凝固后表面不光滑。随粉末粒度的减小,粉末形貌由棒状等不规则状转变为近球形状,粉末表面光滑,毛刺、凹坑和附着在颗粒表面的卫星颗粒明显减少。粉末连续挤压制备的Al-28.5Si合金的抗拉强度,断裂延伸率均随粉末粒度的减小而提高。粉末尺寸由75μm以上减小到25μm以下时,Al-28.5Si合金的抗拉强度由211MPa增加到266MPa,断裂延伸率则由0.99%提高至2.21%。通过粉末连续挤压制备的Al-28.5Si合金可获得尺寸细小的晶粒,Al晶粒尺寸主要集中分布在0.75～2.25μm之间,Si晶粒平均尺寸小于5μm,随着粉末粒度的减小,连续挤压后的晶粒尺寸逐渐减小。Schmid因子随着粉末粒度的减小而增大,变形后的铝晶粒内部位错活性较高,利于开动滑移系发生晶体滑移,塑性随粒度减小有所提高。