【摘 要】
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铝硅合金由于具有密度低,比强度高,热膨胀系数小,耐磨性能良好等特点,已广泛的应用于汽车、国防工业、航空航天、电子封装等领域,是一种重要的工程材料。然而,随着硅含量的提高,传统方法生产的铝硅合金中会出现粗大不规则的脆性初晶硅颗粒和细长的共晶硅颗粒,导致材料的力学性能严重降低,限制其在实际生产中的运用。因此研究成本较低,产量较大,性能良好的铝硅合金制备方法,具有重要的理论意义和实际价值。本文从合金化和
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铝硅合金由于具有密度低,比强度高,热膨胀系数小,耐磨性能良好等特点,已广泛的应用于汽车、国防工业、航空航天、电子封装等领域,是一种重要的工程材料。然而,随着硅含量的提高,传统方法生产的铝硅合金中会出现粗大不规则的脆性初晶硅颗粒和细长的共晶硅颗粒,导致材料的力学性能严重降低,限制其在实际生产中的运用。因此研究成本较低,产量较大,性能良好的铝硅合金制备方法,具有重要的理论意义和实际价值。本文从合金化和大塑性变形的角度出发,分别采用搅拌摩擦加工技术和添加合金元素对铝硅合金进行加工处理。搅拌摩擦加工的试验结果表明,多道次搅拌摩擦加工处理能够显著改善铸造铝硅合金的粗大组织,4种含硅量不同的铝硅合金经过1道次搅拌摩擦加工后,硅颗粒的平均尺寸均在5μm以下。同时,材料的力学性能也大幅提高,在950 rpm转速,47.5 mm/min行进速度的条件下对Al-20Si合金进行3道次搅拌摩擦加工后,Al-20Si合金的抗拉强度和延伸率分别达到202.3 MPa和15.8%,材料的断裂方式也由铸态的脆性断裂转变为韧性断裂。添加合金元素的试验结果表明,0.4%P元素的加入能够使Al-20Si合金的硅颗粒细化至25.3μm,抗拉强度和延伸率最大可达132.1 MPa和2.8%。加入Mg元素后,Al-20Si合金的硅颗粒平均尺寸有所降低,材料的耐磨性能显著提高,含3%Mg的合金铸态下质量损失仅有3.6 mg,较母材降低了约49.3%。对比合金化的材料与搅拌摩擦加工处理的材料,可以发现搅拌摩擦加工对Al-20Si合金组织和性能的改善效果要优于添加合金元素的合金。
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