过共晶铝硅合金的高温拉伸性能与微观组织演变

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铝硅合金具有比重轻、耐磨性好、热膨胀系数小、高比强等特点,在航空航天、汽车及电子工业领域具有巨大的应用潜力,受到了人们的关注与重视。然而,由于脆性硅相的存在造成铝硅合金尤其是过共晶铝硅合金的塑性极差。通过热变形可以改善材料微观组织,提高合金塑性。因此,本文以半连续铸造Al-13.7Si合金为研究对象,对其进行不同温度(400℃、450℃、500℃、550℃),不同保温时间(0min、60min)和不同拉伸速度(0.5mm/min、1.0mm/min)的高温拉伸实验。利用金相显微镜、扫描电镜和显微维氏硬度计等分析测试手段,观察合金在不同拉伸条件下的微观组织及断口形貌,对合金热变形过程中的组织演变规律进行研究,探讨变形温度、保温时间、拉伸速度对显微组织及高温拉伸性能的影响。获得的主要结论如下:  1.半连续铸造Al-13.7Si合金组织由网络细密的α-Al枝晶,(α+Si)共晶组织和初生硅组成;共晶硅呈针状或纤维网状,初晶硅数量少,平均尺寸约20μm。  2.共晶硅在热变形时发生熔断、粒化和粗化长大。不同热变形条件下的共晶硅形貌不同。随着变形温度升高、拉伸速度增大或保温时间延长(400℃除外),硅颗粒尺寸增大。  3.不同条件热变形后的组织中均出现了晶界清晰的Al等轴晶,部分甚至完全取代了原铸态组织中的α-Al枝晶和共晶铝,大多数硅颗粒沿等轴晶界分布;随温度升高、保温时间延长和拉伸速度降低(400℃除外),再结晶程度愈加完全,晶粒逐渐长大。  4.当保温60min并以恒定的拉伸速度0.5mm/min进行热变形时,在400℃得到了相对较高的延伸率和抗拉强度,且随温度升高,延伸率和抗拉强度都逐渐降低;当保温60min拉伸速度提高至1.0mm/min时,在实验温度范围内,450℃的塑性最佳,且各温度下的延伸率均比0.5mm/min的低,但抗拉强度却有所提高。当拉伸速度为0.5mm/min保温时间缩短至0min时,同样也在450℃表现出了较好的拉伸性能,且除400℃外,各温度下得到的延伸率和抗拉强度都升高。  5.400℃热变形时,延伸率随保温时间的延长越来越高,这是共晶硅逐渐减小和等轴晶逐渐长大综合作用的结果;抗拉强度在保温时间为20min时达到最大。  6.随温度升高、保温时间延长和拉伸速度的提高,合金显微硬度下降。
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