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基本信息

項(xiàng)目名稱：
Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用
小類：
能源化工
簡介：
本項(xiàng)目主要通過Sr+RE復(fù)合變質(zhì)處理Al-40Si硅鋁合金，對(duì)其制備工藝、組織和性能方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。在制備過程中加入一定量的細(xì)化、變質(zhì)劑進(jìn)行細(xì)化變質(zhì)處理，對(duì)合金相中的化合物進(jìn)行分析，確定變質(zhì)細(xì)化效果；采用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、熱膨脹儀測試合金的力學(xué)性能、耐磨性、熱膨脹性能；從而確定最佳制備工藝、熱處理工藝以及最佳細(xì)化變質(zhì)劑；試制出性能最優(yōu)的高硅鋁合金。
詳細(xì)介紹：
本項(xiàng)目主要通過Sr+RE復(fù)合變質(zhì)處理Al-40Si硅鋁合金，對(duì)其制備工藝、組織和性能方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。主要方法：分析有關(guān)高硅鋁合金以及其使用時(shí)性能上的缺陷，確定合理的合金成分；通過熔煉和精練處理制備出鋁硅合金；在制備過程中加入一定量的細(xì)化、變質(zhì)劑進(jìn)行細(xì)化變質(zhì)處理，采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)其進(jìn)行熱處理；利用光學(xué)顯微鏡、SEM、EDS、X-Ray衍射分析儀等觀察合金相形態(tài)、磨損、斷裂形貌，測定合金中相的成分，對(duì)合金相中的化合物進(jìn)行分析，確定變質(zhì)細(xì)化效果；采用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、熱膨脹儀測試合金的力學(xué)性能、耐磨性、熱膨脹性能；從而確定最佳制備工藝、熱處理工藝以及最佳細(xì)化變質(zhì)劑；試制出性能最優(yōu)的高硅鋁合金。

作品圖片

  • Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用
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  • Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用
  • Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用
  • Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

分析有關(guān)高硅鋁合金以及其使用時(shí)性能上的缺陷，確定合理的合金成分；通過熔煉和精練處理制備出鋁硅合金；在制備過程中加入一定量不同種類的變質(zhì)劑進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；利用光學(xué)顯微鏡、SEM等觀察合金相形態(tài)、斷裂形貌，測定合金中相的成分，對(duì)合金相中的化合物進(jìn)行分析，確定變質(zhì)細(xì)化效果；采用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)硬度計(jì)測試合金的力學(xué)性能；從而確定最佳制備工藝及最佳復(fù)合變質(zhì)劑；試制出性能最優(yōu)的高硅鋁合金。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本項(xiàng)目主要通過Sr+RE復(fù)合變質(zhì)處理Al-40Si硅鋁合金，對(duì)其制備工藝、組織和性能方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究開發(fā)一種新的高硅鋁合金的復(fù)合變質(zhì)劑及其配套工藝，并對(duì)合金的變質(zhì)機(jī)理進(jìn)行深入分析。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

該作品研究了Sr+RE復(fù)合變質(zhì)對(duì)Al-40 wt％ Si合金的組織和性能的影響。具有一定的使用價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值，為高硅鋁合金的廣泛應(yīng)用提供了一定的依據(jù)，具有較好的應(yīng)用前景 該作品能使我們了解和掌握材料科學(xué)研究的最新進(jìn)展及其本學(xué)科的最新知識(shí)；初步掌握科學(xué)研究的方法、手段以及各種儀器設(shè)備的使用；培養(yǎng)科研意識(shí)、科研精神、動(dòng)手能力創(chuàng)新能力；鞏固和拓展所學(xué)專業(yè)知識(shí)，為將來工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

學(xué)術(shù)論文摘要

研究了Sr+RE復(fù)合變質(zhì)對(duì)Al-40 wt％ Si合金的組織和性能的影響。結(jié)果表明，Sr+RE復(fù)合變質(zhì)處理不僅對(duì)初晶硅和共晶硅具有變質(zhì)作用，對(duì)枝晶α也有明顯的細(xì)化作用。當(dāng)RE加入量保持不變，隨著Sr加入量的增加，初晶硅由角塊狀或大板片狀先變?yōu)樾K狀再變?yōu)槎嘟堑拇髩K狀，邊、角鈍化；共晶硅由針片狀變?yōu)槔w維狀加短桿狀,最后為密實(shí)短桿狀，甚至粒狀；枝晶α由高度發(fā)達(dá)的樹枝狀轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶，分布均勻。另外，隨Sr加入量的增加，合金力學(xué)性能得到顯著提高，抗拉強(qiáng)度提高37%，伸長率增加一倍多，硬度提高21%。當(dāng)Sr加入量為0.05 wt％～0.077 wt％時(shí)，組織形貌最理想，綜合力學(xué)性能最優(yōu)。

獲獎(jiǎng)情況

本研究成果內(nèi)容發(fā)表在《熱加工工藝》2011年第40卷第11期

鑒定結(jié)果

“Sr+RE在Al-40 wt％ Si合金中的復(fù)合變質(zhì)作用”一文經(jīng)過審稿程序?qū)彶榇_認(rèn)符合本刊要求，本刊決定錄用 《熱加工工藝》編輯部 2011年3月24日 論文編號(hào)：2011030700443

參考文獻(xiàn)

[1] 郭良琦，顏銀標(biāo)，蔣良，等.高硅鋁合金中初晶硅形態(tài)控制研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2007,219(3):70-73 [2] B.Closset，J. E.Gruzleski. The Treatment of Liquid Aluminum-Silicon Alloys[M]. AFS Inc，1990 [3] 金云學(xué), 紀(jì)坤, 付學(xué)慧. Al-P-RE-Sr復(fù)合變質(zhì)過共晶鋁硅合金[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,22(2):48-51 [4] LIU Xiangfa. The nucleation sites of primary Si in Al-Si alloys after addition of boron and phosphorus[J]. Journal of Alloy and Compounds, 2005, 391: 90-94 [5] L. M. Zhang, H.C. Liao, G.X. Sun. Role of Dendrite α in Improving Mechanical Properties of Al-Si Casting Alloys[J].Special Casting & Nonferrous Alloys,2002(2):45-47 [6] 賴華清,徐翔,范宏訓(xùn).稀土在鑄造鋁合金中的作用［J］.熱加工工藝,2001(5):37-39 [7] Xiaosong Li, Anhui Cai, Gang Liu, Yong Zhou, Jijie Zeng. Effect of Sr on the Microstructure and Properties of Hypereutectic Al-20 wt% Si Alloy[J]. Advanced Materials Reserch,2011(146-146):454-459

同類課題研究水平概述

高硅鋁合金具有密度小、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱性好、高溫強(qiáng)度高和耐磨等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車、機(jī)械、電子等行業(yè)中。但未經(jīng)處理的合金組織中存在的粗大硅相嚴(yán)重割裂了基體,降低其性能,制約其廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)高硅鋁合金中硅相細(xì)化，提高其性能非常重要。 國內(nèi)外對(duì)高硅鋁合金在細(xì)化變質(zhì)處理、鑄造工藝的改進(jìn)等方面進(jìn)行了大量研究。國外已開發(fā)出了一些高硅鋁合金材料，但對(duì)其初晶硅的細(xì)化尺寸難以小于10um，或更低；對(duì)初晶硅、共晶硅的雙重變質(zhì)仍難以協(xié)調(diào)；對(duì)初晶硅的細(xì)化機(jī)理、復(fù)合變質(zhì)工藝有待作更深入的研究。特別是對(duì)于含硅量大于30%的鋁硅合金的硅相細(xì)化變質(zhì)及性能研究較少。且種類較少，尚處于進(jìn)一步開發(fā)、研制和推廣階段。
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