A390合金挤压铸造件组织与性能的研究

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本文对A390过共晶铝硅合金的变质剂及挤压铸造后的材料性能进行了深入的研究。研制出了对过共晶铝硅合金中的初晶硅细化效果良好的铝铜磷变质剂。测试了A390过共晶铝硅合金挤压铸造件的力学性能及摩擦磨损性能,分析了合金断裂特性及摩擦磨损机理。实验结果表明,A390过共晶铝硅合金未变质时,初晶硅的平均晶粒尺寸在100μm左右;用含P量为8%的CuP合金变质后,初晶硅的平均晶粒尺寸细化至40μm~50μm;当使用AlCuP变质剂变质后,初晶硅的平均晶粒尺寸降低到30μm~40μm。与CuP合金相比,AlCuP变质剂具有更好的变质效果。A390过共晶铝硅合金中初晶硅晶粒尺寸的细化使合金的性能得到很大程度的提高。挤压铸造是将金属液在较高的机械压力下凝固成型的一种铸造工艺,可以有效降低铸造合金内部的气孔、气泡、偏析等缺陷,使合金致密度提高,从而提高合金的性能。A390过共晶铝硅合金经过挤压铸造后,维氏硬度相对于金属模铸造件提高15.2%,室温拉伸强度增幅为25.2%,拉伸试样的延伸率小于0.5%,高温拉伸强度(300℃)能够达到180MPa以上,与金属模铸造件相比较,其相对耐磨性能为1.18。A390过共晶铝硅合金挤压铸造件的室温拉伸断裂方式为混合断裂,既有初晶硅的脆性断裂特征,同时又有铝基体的韧性断裂特征。未变质的A390合金以初晶硅的断裂为主,解理断裂主要发生在初晶硅颗粒中,具有穿晶断裂特征。经过AlCuP变质后,拉伸断口处有明显的韧窝,而解理断裂区相对减少,具有韧性断裂特征。A390过共晶铝硅合金挤压铸造件比金属模铸造件的耐磨性能提高,主要原因有以下几个方面:合金经过挤压铸造后,动态成核使初晶硅晶粒尺寸进一步减小,降低了硅颗粒脱落的几率,减轻了磨粒磨损和粘着磨损程度,提高了合金的耐磨性能。此外,在高机械压力的作用下,合金内部的缩孔、缩松等缺陷减少或部分消除,铸件的致密度提高,进一步改善合金的耐磨性能。
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