论文部分内容阅读
近年来,随着工业的发展,能源危机和环境问题日益严重,人们对材料的要求也日益提高,轻量化及高性能成为了新材料发展的一个趋势。单一材料的零部件已经很难满足现代化工业生产过程中对材料的多方面的要求。双金属复合材料由于能将两种不同金属材料的优势结合起来,可以解决单一材料无法满足的高强度、高韧性等综合性能问题,将在各个领域有着越来越多的应用。本文采用“液固复合铸造”的方法,在自制的高真空液固复合装置中进行铝合金与镁合金的双金属复合铸造实验。重点研究了不同铝合金的表面处理工艺、Mg/Al双金属液固复合工艺、微量元素Sr及热处理工艺对Mg/Al双金属复合界面的组织和性能的影响。主要研究结果有：(1)固态铝合金的表面处理可以明显提高液态镁合金与铝合金基体之间的润湿性和冶金结合。通过化学浸锌与电镀工艺相结合,可以有效的去除固态铝合金表面的氧化层,并在其表面镀覆一层锌层以防止铝合金表面被再次氧化形成氧化膜。实验表明：铝合金基体上低熔点的锌涂层以及液态镁合金中添加的Sr元素都能促进铝基体表面的润湿性,使其界面区域形成冶金反应。(2)在AZ91/6061双金属复合试样中,界面处没有观察到明显的缺陷,表明在界面处形成了良好的冶金结合。XRD图谱和EMPA结果确认在界面处主要形成了α-Mg、Al12Mg17、Al3Mg2和α-Al四种组织。添加微量元素Sr后,Sr元素分布在α-Mg晶界处及Al12Mg17相周围,细化了初生相α-Mg和(Al12Mg17+a-Mg)共晶组织,并减少Al12Mg17相的体积分数。力学性能测试结果表明：添加微量元素Sr后,AZ91/6061双金属试样的剪切强度得到显著提高。当Sr元素的添加量为0.3 wt.%时,AZ91/6061双金属复合试样的剪切强度能达到最大值47.2MPa。(3)针对AZ31/A390双金属液固复合铸造工艺,对其复合界面进行扫描和能谱分析,发现界面的过渡层宽度大约为100-200μm,且界面中的组织主要为α-Mg、 β-Al12Mg17和Mg2Si。镁合金中添加微量元素Sr后,界面中的初生相α-Mg明显变小,连续的网络状结构的P-Al12Mg17被打断,变的短小,且其体积分数减少。力学性能测试结果表明：添加Sr元素后,AZ31/A390双金属试样的抗剪切强度明显得到了较大幅度的提升。经过420℃固溶3小时+165℃时效处理12小时后,界面中连续相Mg2Si转变为近球状且弥散分布的Mg2Si颗粒,界面的剪切强度得到了进一步提升,达到84.6MPa。