鑄造鋁合金的成分優(yōu)化設(shè)計

墨文濤

摘 要：以傳統(tǒng)鑄造鋁硅鎂合金為基礎(chǔ)，對改良鑄造鋁硅鎂合金的成分優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究 研究結(jié)果表明，改良鑄造鋁硅鎂合金的成分設(shè)計合理，合金不但具有良好的常溫和高溫力學(xué)性能，而且還具有優(yōu)良的鑄造性能。

關(guān)鍵詞：改良鑄造鋁硅合金；成分優(yōu)化設(shè)計

1 添加元素的作用分析

1.1Cu元素的作用分析

銅在鋁硅鎂合金中可以起到固溶強(qiáng)化的作用，提高合金的強(qiáng)度另一方面，由于銅能與鋁合金中的鎂、鐵、錳、鎳等元素形成A12、CuA12、CuMgA19、Fe、Ni等化合物，因此同時也能提高合金的高溫強(qiáng)度。

1.2 Ni元素的作用分析

一般在鋁合金中Ni與Fe按1：1加入時，可形成耐熱性好的Al9FeNi相，提高鋁合金的耐熱性，并降低其熱膨脹系數(shù)。

1.3 Mn元素的作用分析

在鋁硅鎂合金中，Mn是一個中和鐵的有害作用的元素熔煉時雜質(zhì)Fe和Mn結(jié)合生成沉淀物進(jìn)入渣中，Mn還會和合金中的Fe反應(yīng)生成A16MnxFe1-x金屬間化合物，從而有效地提高合金的耐蝕性添加少量的Mn可以細(xì)化材料的組織，提高再結(jié)晶溫度，增強(qiáng)合金的耐熱性。

1.4 V元素的作用分析

鋁合合金中加入釩元素，可以形成Al7V化合物，這些化合物可作為固溶體的結(jié)晶核心，使晶粒細(xì)化，提高力學(xué)性能和改善工藝性能，但量不能多，過多則會出現(xiàn)大片狀化合物，降低強(qiáng)度耐蝕性等。

1.5 RE元素的作用分析

RE在鋁合金中的作用有以下3個方面：凈化作用由于RE具有很高的化學(xué)活性，與H2FeS等雜質(zhì)元素具有很強(qiáng)的化學(xué)親和力，可以與各種雜質(zhì)元素形成化合物，因而能消除H2FeS和過剩游離態(tài)Si等有害雜質(zhì)的影響變質(zhì)作用加入適量的RE，能夠有效減小鋁合金的枝晶間距，細(xì)化鑄態(tài)晶粒微合金化作用RE與Al及其合金元素能發(fā)生微合金化作用，可以提高合金常溫和高溫力學(xué)性能。

2 改良鑄造鋁硅鎂合金的成分優(yōu)化設(shè)計

本試驗(yàn)需要確定的元素有Cu、Ni、V、Mn、RE5種，為了綜合考慮各合金元素對改良合金性能的影響，采用5因素3水平的正交試驗(yàn)。

2.1正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)所設(shè)計的正交表，熔化了18爐合金，每爐1.5kg，澆注8根試樣，共144根，對鑄態(tài)下的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度檢測延伸率檢測硬度值檢測，考察其常溫力學(xué)性能，并以此作為確定改良鑄造鋁硅鎂合金成分的依據(jù)。

2.2常溫抗拉強(qiáng)度檢測結(jié)果

常溫抗拉強(qiáng)度檢測結(jié)果，極差分析，常溫抗拉強(qiáng)度指標(biāo)的變化趨勢。

3 改良鑄造鋁硅鎂合金的性能

改良鑄造鋁硅鎂合金的成分設(shè)計合理，合金不但具有良好的常溫和高溫力學(xué)性能，而且還具有優(yōu)良的鑄造性能，而且制備工藝簡單，成本低廉，很有開發(fā)應(yīng)用前景。

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