论文部分内容阅读
铝合金被用于船舶制造已有上百年的历史。随着造船业的发展,船舶轻量化越来越受重视,舰船材料对于铝合金材料的屈服强度和耐蚀性的要求越来越高。A357合金铸造性能优异,抗疲劳、抗腐蚀性能、气密性好,在航空航天、汽车工业已广泛使用。通过优化A357合金的成分和工艺,在不降低其耐蚀性的前提下提高屈服强度,具有非常重要的实用价值。本文研究了Si、Cu、Mg、Mn合金元素对金属型铸造铝硅合金屈服强度和耐蚀性能的影响。设计四因素三水平正交实验,综合各因素对合金屈服强度、延伸率和耐蚀性的影响,确定最优成分;分析了不同Sr浓度对优化成分合金的变质效果;通过金相显微镜、SEM观察合金的微观组织;研究了最优成分合金的最佳时效工艺;观察合金的断口形貌并分析断裂机理;分析对比了最优成分合金和A357合金的耐腐蚀性。研究表明随着Si、Mg、Cu元素浓度的升高,合金的屈服强度增大;随着Si元素浓度的升高,合金的延伸率减小,耐蚀性先略微减弱后增强;随着Cu元素浓度的升高,耐蚀性显著减弱;优化后的成分为Si:8.3 wt.%,Cu:0.1 wt.%,Mg:1.0 wt.%,Mn:0.1 wt.%。0.06 wt.%Sr对最优成分合金中的硅具有良好的变质和细化效果;热处理后硅相呈颗粒状分布在基体中,粒度在5μm左右;富锰相呈细小颗粒状分布;Cu、Mg元素主要以弥散的脱溶相的形式分布在基体中;过变质的铝合金晶界元素富集严重,延伸率很低。最优成分的合金的最佳时效工艺为时效温度170℃时,时效时间为8h;此工艺下合金的屈服强度为322.5MPa,延伸率3.2%,耐蚀性优于A357铝合金。不同成分的合金断口形貌均为穿晶韧性断口;硅含量不同对断口形貌影响显著,随着硅含量的升高,韧窝面积逐渐变小,深度逐渐变浅;基体中脆性相逐渐增多,撕裂棱也逐渐增多,合金塑性变差。