探究合金元素影响铝合金铸件的实验

   2020-09-01 宁波市鄞州横溪顺纬机械配件厂宁波市鄞州横溪顺纬机械配件厂17120
核心提示:1实验方法  试验用合金的成分设计是保持镁和锰含量不变,向合金中分别加入不同含量的Sc,Zr和Si.其中铝和

1实验方法

  试验用合金的成分设计是保持镁和锰含量不变,向合金中分别加入不同含量的Sc,Zr和Si.其中铝和镁以纯铝和纯镁的形式加入,Sc,Zr,Si和Mn以Al- Sc,Al-Zr,Al-Si,AL-Mn中间合金的形式加入。采用铁模铸造,用30kW的电阻炉熔炼合金,用石墨坩埚熔化铝及中间合金,加入覆盖剂光卤石,在710℃~720℃时,加入纯镁并将镁块压入液面下熔化(为了防止镁的烧损以及与空气中的气体发生反应),用六氯乙烷(0~8%质量分数)精炼除气,在700℃时浇铸。试验过程中,保证每组试验的精炼温度,精炼时间一致,模具的预热温度相同。保证浇铸时的温度都相同。浇铸完后的试样,经过机械加工成标准试样,用微机控制电子万能试验机拉伸试样,对其抗拉强度进行分析。由公式(=F/A0计算出试样的抗拉强度。

  对合金取样,磨试样,抛光后用混合酸腐蚀。待试样腐蚀好后,采用ZEISS-Imager.A1m金相显微镜对合金在铸态下的显微组织进行了观察分析并照相。主要观察分析了合金铸态组织的枝晶形貌和晶粒大小。

  2试验结果及分析

  试验中钪,锆,硅的含量都要变化,为了科学准确的进行试验。

  这种方法的优点是,能通过代表性很强的少次数试验,摸清各个因素对试验指标的影响情况,确定因素的主次顺序,找出较好的生产条件或最优参数组合。

  (1)在这里对抗拉强度试验结果采用极差分析法进行分析,找出各因素对性能的影响。

  知Sc列R最大为154,Zr列R最小只有28,硅列R则为36.这说明钪含量对抗拉强度的影响最大,硅其次,锆最小。排出因素的主次顺序是Sc>Si>Zr.

  (2)选取各因素的最佳水平。选取因素的水平与试验指标有关,指标以大为好者,就取Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ中最大的那个水平。在试验中Sc取0.4%,Zr取0%,Si去0.15%.

  (3)确定较好的搭配方案。根据正交表均匀可比性的结论可知,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ数值的大小,只与本列因素的水平有关,实际上不受其他因素水平变化的影响。所以把各因素的最好水平搭配起来就是要求的较好的搭配方案:Sc0.4%-Zr0%-Si0.15%.

  3结论

  试验结果表明,提高抗拉强度的最佳合金配比为Sc0.4%-Zr0%-Si0.15%.钪加入到铸造铝合金中,其力学性能有显着提高,加入0.4%的钪,抗拉强度达到303MPa.铸造铝合金中加入锆,对强度没有明显影响,硅含量的增加将降低抗拉强度。Sc和Zr有复合作用,当复合添加0.2%Sc和0.1%Zr时,产生了显着的晶粒细化作用。在合金中添加Sc元素,当Sc含量为0.2%时,能够有效的消除枝晶,Sc含量增加到0.4%时晶粒细化明显。

 
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