铝铁双金属铸造工艺及其复合界面的研究
,
一一~~
参致附 考谢录
Ⅳ山东大学硕学位论文?.‘..,..
...?
..
...
..
/
..??.
...??..
..??..
..?...
.
.?.
..
...
..??.......
..?..
....
..??.
...
/.
...??..
.
..?.
..?.
...
..?
....
...?”.
..??.....?.
.?
.?..?.
..?
..??.
?.??..?..
..一
.?”.?. .
.
..Ⅵ山东大学硕学位论文.
. 一??.
..
.?..?..Ⅵ山东大学硕:学位论文
摘要
复合材料由于能将不同材料的优势结合起来,在全球的各个领域都正在发挥
着越来越重要的作用;关于复合材料的研究,也吸引着越来越多专家和学者的目
光。而双金属复合铸造材料,由于采用铸造方法合成,工艺简单,成本低廉,具
有很大的应用前景,但是浇注过程中两种金属接触时间短,降温速度快,严重影
响着二者的结合,这也成为制约双金属复合铸造材料生产和应用的瓶颈。因此,
如何使双金属铸件具有良好的结合和性能,是本文研究的重点。
为用铸造方法得到铝铁复合线材,降低铝包钢芯铝绞线的生产成本而设计本
实验。自行设计复合铸造模具,在洁净的铁丝表面预先进行热浸镀铝处理一定时
间,用出炉温度在℃的铝液浇注试样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜观
察发现:铝和铁的界面处形成了宽度为~.的结合区域,成分分析结果
表明其中铝的质量分数为.%,原子分数.%。由元素质量分数和相关热
力学数据判定结合区主要由和构成,其显微硬度值在以上。
相同浇注温度下未经热浸镀铝处理得到的试样,通过金相观察、能谱分析和显微
硬度测试,证实了铝和铁间形成了宽度为.的缝隙。实验结果说明,采用预
先浸镀后浇注的工艺可以实现铝和铁的冶金结合,为实现铸造工艺得到铝铁复合
线材的构想提供出了初步的支持。
为增加铝铁之间的扩散,增强双金属铸件的结合而设计实验,将常用合金元
素、和以%.%的质量分数加入工业纯铝中作为热浸镀熔体,其他实
验参数保持不变。经过形貌观察、成分分析和性能测试,三种元素都极大得提高
了铝铁原子的扩散,结合层宽度明显增加,达.;并且结合区由、
、等多种相构成;另外,通过长程扩散和原子形成金属间化合
物在基体中析出,在加入的试样中,球状弥散分布的新相对材料性能有积
极作用。而加入的微量合金元素并不影响其导电性,并提高了耐蚀性。
为解决汽车发动机缸体用铝合金强度和耐磨性不足的问题,设计实验进行汽
车发动机缸体用双金属复合材料。将经过表面清洁处理的灰铁在铝
合金熔体中进行热浸镀处理,控制热浸镀时间,分别控制热浸镀时间为,,和进行热浸镀处理,然后用出炉温度在℃的铝
合金浇注试样,取样后在金相显微镜和扫描电子显微镜下进行微观组织观察,发
现随温度的升高和时间的增长,两种合金的结合区域从无到有,过渡区域宽度逐
渐增加,从到。实验结果表明,热浸镀时间和温度是影响试样结合
质量的关键。
利用℃固溶小时℃时效处理小时的工艺对所得铸件进行热处
理。结果表明,热处理后铝铁复合铸件过渡区明显变宽,特别是加入后热浸
镀的试样,过渡区变得均匀平缓,宽度能达到数百微米,而弥散分布的球状.
相可延伸左右,甚至肉眼可见。但对于和 双金属复合铸
件的结合区影响不大。
关键词:双金属铸造;界面;过渡区;扩散
Ⅱ山东人学硕:学位论文
’,.,. ,
.,
, .. ?
,
/?
,. ..
.,..
, ,. .
,?..,, .%%.,, ?,, .. .. , ,
. , , , ,
. 、析.
,。。.
.
? ’
,
. .
:
;; ;
山东大学硕学位论文
本文的创新与主要贡献
、利用热浸镀工艺改善了铝铁复合铸件的结合面质量,使其形成了几十微米的
过渡区域,并发现向铝中加入微量的合金元素、和能够进一步促进原子
扩散,使过渡区变宽变平和,特别是加入的试样,弥散分布的析出相能改善
基体性能。同时,微量合金元素并不影响其导电性,并提高了耐蚀性。
、研究了热浸镀工艺参数对铸铁和铝合金复合铸件的影响,结
果表明分钟的热浸镀工艺能够使过渡区域最宽,且晶粒不容易长大。
本文的创新与主耍贡献
Ⅵ山东大学硕十学何论文
第一章绪论
.研究背景
..双金属复合铸造材料
复合材料是指由性质不尽相同的两种或两种以上材料,通过某种合成工艺,
组成的某种新型材料【】。由于协同效应,复合材料往往能够取长补短,其综合性
能要好于原组成材料,或者在不同的部位具有不同的性能以满足不同的要求,即
多功能材料【】。而随着科技的飞速发展,几乎所有领域都对材料有着更高的要求,
比如在航空航天工业中,更轻更强始终是材料研发人员的追求和目标;又比
