《铝硅合金机械疲劳微观机理研究进展》-毕业论文设计（学术).docVIP

精品 毕业论文（综述） 论文（综述）题目: 铝硅合金机械疲劳微观机理研究进展 学 生 姓 名 学 院 材料科学与工程学院 专 业 材料化学 年 级 指导教师姓名 2012年 1月 11日 铝硅合金机械疲劳微观机理研究进展 摘要：文章结合相关文献综述了铝硅合金的基本组成、性能特点，并全面总结了铝硅合金机械疲劳及微观机理的研究进展。 关键词：铝硅合金；组成；性能；疲劳理论；微观机理；研究进展 前言 Al - Si 合金是最常用的铸造铝合金，它具有低密度和低的热膨胀系数以及良好的耐磨性等优点，这些优点随Si含量的提高表现尤为突出。但Si含量过高，尤其是超过共晶点时会形成粗大针状或片状多角形Si相，严重损害合金的力学性能。通过对铝硅合金机械疲劳微观机理的研究，发现其机械疲劳的机理，并通过一定的处理使其性能得到优化。采用变质处理、合金化以及精密铸造等工艺对改善合金的性能有一定的作用【1】。 铝硅合金简述 2.1铝硅合金 Al - Si二元合金属于简单共晶型合金【2】。共晶温转变温度为577℃，其成分为12．6％Si(如无特殊说明均为重量分数)，室温下只有α(A1)和β(Si)两相。α相是Si溶于Al的固溶体，在577℃时Si在Al中的溶解度为1.65％，在室温下仅为0.05％，α相的性能与纯铝相似，故也称铝相；β相是Al溶于Si的固溶体，其固溶度极小(一般忽略)，其性质与纯硅相似，故也称为硅相。当Si量小于12．6％，先析出初生α相，当温度降至577℃时析出(α+β)共晶体；当Si量大于12．6％，先析出初生β相，当温度降至577℃时析出(α+β)共晶体。通常称共晶体中β相为共晶硅，过共晶组织中初生β相称为初晶硅。 2.2铝硅合金化学成分的优化 合金化是目前获得高强韧铸造铝合金材料的主要途径之一。Al - Si二元合金属于简单共晶型合金。随着合金中Si量的增加，合金的流动性、气密性提高而热裂倾向减小，并在共晶成分附近表现出优异的综合铸造性能。Mg和Cu是铸造Al - Si合金中的重要合金元素，据此，Al - Si合金又分为铸造Al - Si - Mg合金，铸造Al - Si - Cu合金和铸造A1 - Si - Cu - Mg合金三个系列。铸造Al - Si合金的Si量一般在4％--20％之间。含硅量相对较低的亚共晶Al - Si合金具有高强度和良好的塑韧性，而高Si量的合金主要是利用Si的低膨胀系数和高耐磨性，如过共晶活塞铝合金材料。 有关研究表明【3】：铸造Al - Si - Cu - Mg合金中Si可以提高合金的铸造流动性，同时在一定范围内也能使合金的强度有所提高，而合金的塑性却随之降低；Cu和Mg在合金时效处理时形成Al2Cu、Mg2Si和W(A15M98Cu2Si6)等弥散强化相，通过合适的热处理，可大幅度提高合金的综合力学性能。M92Si弥散相在室温强化效果很好，但高温下不稳定，185℃以上时易聚集长大，明显降低合金的力学性能。当合金Cu／Mg之比大于2．5时，Mg主要以W(A115M98Cu2Si6)相析出，W相具有良好的室温和高温强化效果。Cu和Mg强化元素加入量的选择原则是采用较高的Cu量和相对低的Mg量，合金中增强相主要以A12Cu和W相为主，使合金获得高的强度和耐热性。Si、Cu、Mg对Al - Si - Cu - Mg铸造合金的力学性能有不同程度的影响，对强度而言，Cu影响最显著，Mg次之，Si最小；对伸长率而言，Si和Mg影响最大，Cu次之；Mn在铝合金中形成MnAl6的弥散质点，阻止再结晶的粗大化，提高再结晶温度，有效地细化再结晶晶粒，提高合金的强度，并且由于Mn的加入与Fe形成的金属间化合物，即能溶解杂质Fe，减少Fe的有害作用(如Mn3Si2A1能溶解较多的Fe而形成(Mn0.1Fe0.9)3Si2Al15，能在一定程度上改善韧性)；Zn的存在可提高的Cu溶解速度和溶解度，提高合金的塑性。Zn含量在1．O％时，全部固溶在基体中，不形成可见的相组织。但Zn的熔点较低，对合金的热强性有一定的影响；Ti在铸造铝合金中形成金属间化合物Ti3Al晶体，成为a(A1)有效异质结晶晶核，并有抑制其成长的作用而使晶粒细化；加入微量的稀土元素可以提高合金的高温强度，促进时效强化效果，但使伸长率和室温强度有不同程度的降低【4】。 沈阳铸造研究所李德成等【5】在ZLl07基础上，添加了Mg，Zn，Cd，Be，Ti和B等六种