论文部分内容阅读
Mg2Si作为Al–Mg–Si合金中的强化相，其形态、大小及分布对合金的力学性能起着决定性的影响。对合金进行变质处理因具有操作简便、成本低廉并且可以有效的改善Mg2Si形貌而受到人们越来越多的关注。尽管目前对Al合金中初生Mg2Si的各种变质机理及变质工艺都有了较为深入的研究，但仍不够全面。采用锆、锑复合变质处理Al–Mg–Si合金中初生Mg2Si，对这种变质处理的机理、工艺以及对Al–Mg–Si合金各项力学性能的影响，目前研究较少，因此，深入的研究Zr、Sb复合变质Al–Mg–Si合金中初生Mg2Si的生长形态及对合金力学性能的影响规律，为今后更好地发展Mg2Si增强轻质铝合金提供借鉴。本论文研究了Zr、Sb复合变质Al–Mg–Si合金中初生Mg2Si的生长形态、变质机理及对Al–Mg–Si合金力学性能的影响规律，得出以下结论：(1)加入0.2wt.%Zr时，合金中初生Mg2Si呈现为粗大的树枝晶，尺寸在100μm左右；加入0.2wt.%Sb时，合金中初生Mg2Si呈现为细小的树枝晶或者不完整的八面体形貌，尺寸在40~50μm；加入0.2wt.%（Zr–Sb）时，Al–20Mg2Si合金中初生Mg2Si呈现出完整的八面体形貌，尺寸在30μm左右，因此Zr–Sb复合变质对初生Mg2Si的变质效果好于Zr或Sb单一变质效果。Zr:Sb比值为1:2时，对合金中初生Mg2Si变质效果要好于其他比值的变质效果。Zr–Sb加入量为0.5wt.%时，对合金中初生和共晶Mg2Si晶体均有很好的变质效果，此时初生Mg2Si呈现为切角八面体的形貌，尺寸在20μm左右，共晶Mg2Si呈现为短棒状和点状。(2)在0.2wt.%（Zr–Sb）复合变质条件下，Al–20Mg2Si合金中初生Mg2Si呈现出完整八面体形貌。八面体初生Mg2Si生长过程为：晶核→<100>晶相生长→<110>晶相生长→八面体棱边生长→八面体骨架→完整八面体。Zr–Sb复合变质Al–20Mg2Si合金中初生Mg2Si的机理为：一方面Sb和Al结合生成高熔点化合物AlSb作为异质核心孕育细化初生Mg2Si晶体；另一方面Zr以吸附毒化的方式抑制初生Mg2Si晶体生长。(3)复合变质处理对挤压态Al–20Mg2Si合金常温、高温拉伸性能具有很大地影响。在室温条件下，未经过变质处理合金的抗拉强度为153MPa，经过复合变质处理合金的抗拉强度为188MPa，提高了23%；在100oC拉伸条件下，未变质合金和变质合金的抗拉强度分别为136MPa和154MPa；在150oC拉伸条件下，未变质合金的抗拉强度为120MPa，变质合金的抗拉强度提高为142MPa，同时Al–20Mg2Si合金抗拉强度随着拉伸温度提高而有一定地减小。变质处理对铸态Al–20Mg2Si合金各项力学性能（压缩性能、硬度和磨损性能）均有不同程度地影响。