钛对AlSi7Mg0.3合金力学性能的影响.doc

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1、钛对AlSi7Mg0.3合金力学性能的影响王汝耀　鲁薇华摘　要　研究了钛对AlSi7Mg0.3合金金相组织和力学性能的影响。钛量超过0.12%,铝合金晶粒不再细化，而冲击韧度和伸长率急剧下降，抗拉强度缓慢上升，硬度变化甚微。力学性能如此变化可能是出现针状钛相造成的。AlSi7Mg0.3合金最佳钛量应在0.08%～0.10%范围内。此时，铁含量接近0.18%，合金仍保持较高的冲击韧度和塑性。关键词：AlSi7Mg0.3合金　最佳钛量　力学性能　细化作用TheEffectofTitaniumonthe

2、MechanicalPropertiesofAlSi7Mg0.3AlloyWangRuyao　LuWeihua(ChinaTextileUniversity)ABSTRACT:TheeffectoftitaniumlevelonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofAlSi7Mg0.3alloyhasbeenstudied.Asthetitaniumlevelismorethan0.12%,theelongationandimpacttoughness

3、ofthealloydroprapidly,andtheultimatetensilestrengthrisesslowlywithnochangeinhardnessandgrainsize.Thechangeinmechanicalpropertiesarerelatedtotheappearanceoftitaniumphaseinneedle-likeform.TheoptimumleveloftitaniuminAlSi7Mg0.3alloyrangesover0.08%～0.10%,i

4、nwhich,astheironlevelisupto0.18%,theimpactstrenghtandelongationaresatisfactory.KeyWords:AlSi7Mg0.3Alloy,OptimumLevelofTitanium,MechanicalProperty,Refining　　高强、高韧度AlSi7Mg0.3合金广泛用来制造航天、航空、汽车和交通运输等行业的复杂承载零件。　　50年代以来，为进一步改善合金力学性能，普遍添加铝钛或铝钛硼中间合金细化铝晶粒［1，2］。

5、例如，美国ASTM标准中规定钛含量范围在0.04%～0.20%。我国也规定钛量应在0.08%～0.20%。但生产提供的经验表明钛量在0.02%～0.15%范围内皆有令人满意的晶粒细化效果［3，4］。截至目前，对钛的细化作用的研究多集中在Al-Cu单相合金，涉及Al-Si合金的不多［3］。因之，本文目的在于明确钛对AlSi7Mg0.3合金的细化作用和对力学性能的影响，并探讨最佳钛量范围。1　试验方法　　在汽车轮毂厂生产条件下用500kg电阻炉熔配AlSi7Mg0.3合金。在690～710℃用氮气去气

6、，并用AlSr10合金进行变质处理，静置10min后浇注轮毂及Y型试块(20mm×80mm×220mm)。金属模温控制在250℃左右。钛量和铁量根据试验方案用Al-Ti合金和不同级别的铝锭进行调整。表1列举试验合金的成分范围。表1　试验用AlSi7Mg0.3合金成分(质量分数/%)Table1　ChemicalanalysisofAlSi7Mg0.3alloytested(wB/%)元素SiMgFeTiSr　6.80～7.500.28～0.330.08～0.270.07～0.300.06～0.0

7、8　　试样随轮毂一起用连续式热处理炉进行固溶处理(535℃×6h)和时效处理(135℃×8h)。从Y型试块取拉伸试棒和无缺口冲击试块(10mm×10mm×55mm)。从试样断口取样，观察合金金相组织。2　结果与分析2.1　力学性能　　图1给出钛量对不同铁量的AlSi7Mg0.3合金抗拉强度、伸长率和冲击韧度的影响。一旦钛量超过0.12%,合金伸长率和冲击韧度开始下降，增至0.20%时，伸长率和冲击韧度分别下降20%和30%，抗拉强度微弱提升5%左右，而硬度没有明显变化。可见，钛量不宜超过0.12%

8、,即接近ASTM和我国铝合金规范的下限。图1　钛量与AlSi7Mg0.3合金力学性能的关系Fig.1　Ti-levelvsmechanicalofpropertiesAlSi7Mg0.3alloy　　铁量对AlSi7Mg0.3合金冲击韧度和塑性的影响也十分显著。铁量由0.08%增加到0.21%,冲击韧度和伸长率分别下降了25%和30%，强度相应提高10%，变化幅度大体与钛的影响相当。2.2　金相组织　　图2对比不同钛量AlSi7Mg0.3合金金相组织。钛量由0.08%提高到0.21