铝基中间合金的制备及其对zl109合金的强化

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1、太原理丁大学硕士研究生学位论文铝基中间合金的制备及其对ZLl09合金的强化摘要采用普通铸造的方法，制各出舢．P中间合金和AlCuMnP准晶中间合金和AICuFe准晶中间合金。中间合金分别按～一3P、～66Cu20Mnl4和～65Cu20Fel5成分配料，在坩锅电阻炉中熔化。在A166Cu20Mnl4准晶中间合金中加入P，在～65cu20Fe】5准晶中间合金中加入Si。P以cu．P中间合金的形式加入，而si则以结晶硅的形式加入。熔炼好的舢一P中间合金浇注到预热至200℃的金属型中冷却，而AlCuMnP准晶中间合金和舢CuFe准晶中间合金熔化好后将合金液浇注到室温的阶梯型的铜型中

2、冷却。在中间合金试样的相同部位选取试样进行金相显微分析x射线衍射和扫描电子显微镜分析，确定中间合金的显微组织和合金中的相组成。最后将成分和相组成合格的中间合金加入到ZLl09合金中，使其对ZLl09合金进行变质处理，改善合金的组织，提高合金的力学性能。研究结果表明，采用磷盐与助熔剂的混合粉末加入到900℃的铝液中使其充分反应，磷盐中的P能够与铝液中的铝化合，生成AlP化合物，从而制得～．P中问合金。将～．P中间合金加入到ZLl09合金中对其进行变质，能够细化组织，使ZLl09合金的布氏硬度由变质前的105下降到85左右，降低约20％；并且～一P中间合金变质过程中无污染，可以改

3、善劳动环境，对工具没有腐蚀。太原理工大学硕士研究生学位论文在AICuMnP准晶中间合金的制备过程中，由于Mn在铝液中的溶解困难，因此首先在铝液中加入P来促进Mn在铝合金液中的溶解。在A1CuMn中加入磷后，在合金的金相显微组织中可以观察到有花瓣状组织和平行杆状组织出现，经过XRD分析和SEM分析，确定其为准晶相。另外，加磷以后，合金的宏观布氏硬度升高，基体的显微硬度随磷含量的增加先降低后增大。将A1CuMnP准晶中间合金加入到ZLl09合金中后，ZLl09合金的显微组织细化，合金的硬度随加入量的增加而增大。冲击韧性则先增大后减小。A1CuMnP准晶中间合金加入量为3％时，综合

4、性能最佳。T6处理后硬度提高17％，冲击韧性提高32％。由于A1625cu25Fel25二十面体准晶在热力学上是稳定的，因此可以通过普通凝固的方法来获得。在实验条件下通过铜型冷却可以获得含有舢625cu25Fel25二十面体准晶的AICuFe中间合金。实验重点研究了si对A1CuFe准晶中间合金中准晶含量的影响。在合金中加入0．5at％的Si，与舢65cu20Fel5相比，舢645cu20Fel5s‰合金中先结晶出13相的含量减少，在随后的包晶反应过程中，生成的准晶相的含量增加，准晶相的形成能力提高，而最后凝固的?相的含量也有所增加。总之，Si可以促进准晶相的形成，提高准晶相

5、的相对含量。将A1CuFe准晶中间合金加入到ZLl09合金中，可以细化组织，改善性能。但合金中的非准晶相在ZLl09合金中形成富铁相，对提高合金的力学性能不不利，因此，将加入AICuFe准晶中间合金后的ZLl09合金中加入Mn，来中和非准晶相的有害作用。AICuFe准晶中间合金加入量为5％时，综合性能最佳。，116处理后硬度提II太原理工大学硕士研究生学位论文高6％，冲击韧性提高60％。综上所述，A1CuMnP准晶中间合金对ZLl09合金的强化效果优于A1．P中间合金和AICuFe准晶中间合金。关键词：铸造，越．P中间合金，A1CuMnP准晶中间合金，AICuFe准晶中间合金

6、，ZLl09III太原理工大学硕士研究生学位论文THEPREPI气R』气T10NOFAL-BASEMASTERALLOYANDITSSTRENGTHENINGZLl09ABSTRACTTheA1-PmasteralloyandtheA1CuMnPquisicrystalmasteralloyandtheA1CuFequisicrystalmasteralloyweremanufacturedunderconventionalcastingcondition．ThemasteralloyswerepreparedwithachemicalcompositionA1-3％Pand

7、A166Cu20Mnl4andA165Cu20Fel5，andwasmeltedinacrucibleelectricalresistancefumace．ThephosphoruswasaddedintotheA166Cu20Mnl4masteralloybytheCu-PmasteralloyandthesiliconwasaddedintotheA165Cu20Fel5masteralloybythecrystalsilicon．TheAI—Pmasteralloywascastintotheca