铸造A356铝合金组织与性能的研究

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铸造A356-T6铝合金因具有良好的铸造性能、热处理性能、加工性能和疲劳性能以及高的比强度,成为工业中广泛应用的Al-Si系铸造铝合金。长期以来,人们对A356合金的熔炼技术、变质工艺、热处理制度以及组织性能进行了多方面的研究。但是,作为新型涡扇支线飞机用铸造A356合金性能数据来源相对复杂,需要对其进行补充试验研究,以满足涡扇支线飞机选材和民用飞机适航审查的要求。本文对A356合金的微观组织及其对力学性能的影响,以及合金的断裂韧性、腐蚀性能的进行了广泛和深入的研究,重点研究了合金的断裂韧性、应力腐蚀、晶间腐蚀性能。 通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等研究方法发现,A356-T6微观组织包括初生α(Al)、(α+Si)共晶体、沉淀析出的Mg<,2>Si强化相、富Fe相化合物等等,以及产生的疏松、缩孔、夹杂和氧化膜等缺陷,缺陷的性质、尺寸、数量和分布严重影响合金的性能。在拉伸载荷作用下,内部铸造缺陷或夹杂处往往成为裂纹萌生源;长而细的硅颗粒在拉伸载荷作用下较容易开裂,也会成为裂纹萌生源。 采用缺口试样对合金的断裂韧性进行了研究,试验结果表明,铸造A356-T6合金的断裂韧性值为15~21 MPa·m<1/2>,扫描电镜(SEM)观察其断口宏观上呈现脆性断裂特征,微观断裂机制为穿晶准解理;另外,合金在熔炼和铸造过程中形成缩松缩孔、枝晶偏析、变质剂残留、非金属夹杂、硬质点等,往往成为裂纹源,降低平面断裂韧度K<,IC>值。 研究了A356-T6铸造铝合金在3.5%NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂特性,测得了该环境条件下材料的应力腐蚀裂纹扩展速率及K<,ISCC>值,分析了合金的应力腐蚀开裂机理。结果表明,A356铝合金对环境应力腐蚀敏感性比较高,环境对A356铝合金断裂强度的影响必须加以考虑。A356铝合金应力腐蚀断口宏观上观察不到塑性变形,属于脆性断裂,微观上呈现沿晶断口形貌。 研究了A356-T6合金的晶间腐蚀性能,试验结果表明,A356合金在腐蚀溶液(57g/LNaCl+10mLHCl)中没有明显的晶间腐蚀倾向;但能谱分析(ESA)表明,在合金铸件复杂结构处,由于Fe、Cu等杂质元素的偏聚或是铸造内应力的影响,能够增加合金的腐蚀敏感性,引起合金在局部发生脱落或形成网状的腐蚀特征。
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