半固态加工过程对al-fe-cu合金中cu元素偏聚及性能的影响

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1、沈阳工业大学硕士学位论文半固态加工过程对Al-Fe-Cu合金中Cu元素偏聚及性能的影响CuElementsSegregationduringSemi-solidFormingProcessandPropertiesofAl-Fe-CuAlloy孙宇材料科学与工程学院作者：单位：指导教师：袁晓光教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：黄宏军副教授单位：沈阳工业大学企业教师：乔劲松教授级高级工程师单位：沈阳铸锻工业公司论文答辩日期：2015年3月1日学位授予单位：沈阳工业大学摘要由于半固态成形工艺过程中熔体存在强制对流现象，导致含铜铝合金在凝固过程中出现Cu元素偏聚现象，而合金中含有Fe元素时，

2、也会对这种Cu元素的偏聚现象产生影响。分析这种现象产生的原因及规律，对认识半固态加工铝合金中的Cu元素分布行为，以及对合金制备、热处理工艺的制定和研究开发适合半固态成形的新工艺均具有理论意义和实用价值。本文研究了半固态制坯、二次加热重熔和触变成形阶段对Al-Fe-4Cu合金中Cu元素偏聚的影响，并研究了热处理工艺与合金性能的关系。获得了半固态制坯和二次加热重熔阶段合金中Cu元素偏聚规律，以及合适的强化热处理工艺。实验中选用了不同的电磁搅拌电流以及不同的二次加热温度等工艺参数，分析了工艺因素与Cu元素偏聚的关系，目的是为半固态加工工艺的制定提供指导；通过正交试验分析了时效处理工艺参数对合金

3、性能的影响，从而实现了热处理工艺的优化。不加电磁搅拌电流实验结果表明，Cu元素在晶界处发生偏聚，且偏聚十分明显；施加不同电磁搅拌强度实验表明，电磁搅拌有利于改善Cu元素的偏聚现象，当搅拌电流分别为40A、60A、80A和100A情况下，搅拌电流越大，改善铜元素在制坯阶段的偏聚现象越明显。二次加热重熔实验表明，在分别采用650℃、660℃、670℃和680℃进行二次加热重熔实验时，重熔区内的Cu元素趋于均匀分布，且加热温度越高，重熔区越大，在重熔区内的Cu元素分布月均匀；触变成形后，Cu元素在富Fe相表面出现了偏聚现象；合金热处理正交实验结果表明，当热处理工艺为520℃固溶10h然后进行1

4、75℃的4h人工时效时，合金的硬度达到最高值。关键词:铝合金，半固态加工，Cu元素偏聚，性能IAbstractAsthephenomenaofforcedconvectioninmeltduringsemi-solidformingprocess,theCuelementssegregationwillbeappearedinthealloyduringsolidification,Feelementinthealloymayalsohaveanimpactforthissegregation.Analyzesthecausesofthisphenomenonandregularityi

5、simportanttounderstandthebehaviorofCuelementdistributioninaluminumalloyduringsemi-solidformingprocess,aswellastohavetheoreticalsignificanceandpracticalvalueforpreparationofalloys,heattreatmentprocessanddevelopmentnewtechnologyofsemi-solidforming.Inthispaper,theinfluenceofsemi-solidblankpreparatio

6、n,reheatingremeltingandthixoformationtechnologyonCuelementssegregationinAl-5Fe-4Cualloyhasbeenstudied,andtherelationshipbetweenheattreatmenttechnologyandalloypropertieshasbeenresearched.Cuelementssegregationlawsduringsemi-solidblankpreparationandreheatingremeltingstagehasbeenwon,aswellasthesuitab

7、leheattreatmenttechnologyforstrengthening.Experimentsuseddifferentelectromagneticstirringcurrentandthereheatingparameterssuchastemperature,therelationshipbetweentechnicalfactorsandsegregationofCuelementanalyzedforprovi