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铝合金介绍

铝合金具有令人难以置信的可铸性,可焊接性,重量轻,良好的导热性以及在高温下具有很高的品质和出色的腐蚀敏感性的潜力(Belov等人)。因此,它们适用于航空基础应用,汽车工业,军事应用等。挤压铸造工艺已发现铝,金属,铅等有色金属的一代用途。使用压铸系统有两个原因︰
1)减少被困气体的量度
2)减少凝固收缩的措施。
压铸抛掷是一种金属抛掷过程,通过该过程,高重量的液体被压入成形坑中。利用两个固化的设备将粉尘咬入模具中,然后将粉尘加工成一定形状,并且与注入过程中的注入形式相比效果更好(Belov等人)。大多数合格铸件是使用有色金属,特别是铜,铝,镁基混合物制造的。它特别适合于大量的中小型铸件。压铸铸件通过良好的表面完整性(通过抛掷原理)和尺寸一致性( Belov等人)进行描述。在过去的几十年中,已经完成了针对不同AI化合物的相当数量的机械测试和微观结构检查,并且由于人们广泛考虑了重要的铸造组合,还开发了ALSi汞合金的相关推测和Al组合的破坏。过去对Al-Si复合材料的研究大部分集中在亚共晶化合物(例如A356)的周围,相对于最先进的汽车活塞材料( FadaviBoostani和Tahamtan )而言,这种混合物有些独特。由Cu,Ni和一些不同成分增强的紧密共晶Al-Si活塞组合具有坚硬的Si颗粒和金属间化合物,并已知具有出色的机械性能,例如,在升高的温度下质量处于异常状态,并且对热膨胀系数的估算值较低(Fadavi Boostani和Tahamtan )。这些材料具有复杂的异质微观结构,并且可以使用关键数量的阶段。通过这种方式,对紧密共晶的Al-Si活塞复合材料( Fadavi Boostani和Tahamtan )的断裂特征和断裂手段进行了两次检查。

牢记最终目标是创建可以更好地承受电机恶劣工作条件的组合,因此,合法地检查活塞复合材料的中心机械性能(Guiglionda和Poole )非常重要。作为我们有效审查商用活塞混合物的参与者之一,在本文中,可以直接尝试从活塞中提取的A-Si汞合金示例进行了延展性尝试,并刻画了为将来的活塞改进提供正确的数据(Guiglionda和Poole )。

实验

将活塞置于790—810°C的温度范围内,然后在230°C下熟化7 h。在用光放电光谱法检查之后,将所考虑的化合物的组织记录在表1中。除Si外,该化合物中的主要合金成分是Cu和Ni ( Guiglionda和Poole )。主要合金成分的大部分提高了质量和硬度,但相当大地降低了复合材料的相对拉伸。按照Al-Si阶段大纲,本复合材料可与低共熔或近共熔汞合金(Haque和Sharif )进行比较。
光滑的圆柱状测试示例( 5.0 mm的量具测量值和45.0 mm的量具长度)是专门从铸态圆柱体加工而成的,以确保具有代表性的微观结构。在进行测试之前,将示例在350C下飞溅100 h,以使人们对长途高温受益环境(Haque和Sharif )的影响有一个常识性的重新认识。在室温下,在配备了29.4 kN堆料的,完全自动化的伺服液压试验机 ( Instron 8801 )上,以1 mm / min的十字头去除速率(Haque和Sharif )进行柔顺试验。具体地,通过扣式量规引伸计观察示例量规长度中的张力。此外,通过在10%NaOH的溶液中浸入金相测试600s ( Haque和Sharif)来完成拉拔处理。

结果

代表圆柱化合物微观结构的显微照片如图1所示。在光学显微照片中可以看到安装在铝骨架中的基本”块状”硅台和共晶板状硅台。由于存在过高的合金成分(Cu,Ni等),当令人难以置信的聚集体与低共熔物一起出现时,发生了许多金属间混合物(Harun等人)。考虑到在检查电子放大仪中的背向散射电子(BSE)模式进行图片调查,引入的金属间颗粒相差很大(因为Si阶段几乎与基础收敛)。金属间的聚集或聚集在高放大倍数下发现,存在着几种金属间化合物,如它们的独特区别所表明的那样(Harun等人)。在EDS研究的指导下,在该复合物中识别出AlI9NiFe阶段,AI7Cu4Ni阶段,AlI3CuNi阶段和Al5Cu2Mg8Si6阶段。
图∶实验结果。

由于Si的族群约为12%,因此该复合物应具有接近共晶的微观结构。由于必需的Si颗粒的存在,复合材料应果断地布置为过共晶的。在硬化过程中,Si阶段最初是敢于成形的,随后是Al+Si共晶( Harun等人)。因此,在目前的Al-Si诱合金( James )中,基本的Si正方形,Al +Si共晶态和不同的金属间束是主要的结构片段。
测量了圆柱状复合物的拉伸强度-保持力弯曲,并显示在图2中。该复合物的故意延展性记录在表2中。从该图和信息中可以看出,延展性低于某些Al组合的弹性系数为306.5 MPa和428.1 MPa, A356 (A-7.OSi-0.15Mg-0.2Fe-0.04Cu-0.02Ti-0.02Mn-0.05Cr的伸长率分别为7.21%和23.8% -0.01V)(质量分数,%)铝汞合金和2017-T351 ( Al-0.52Si-0.29Fe-4.29Cu-0.60Mg-0.58Mn-0.02Ti-0.08Zn-0.02Cr )(质量部分,%)铝复合材料,单独(詹姆斯)。特别是,复合材料的弹性伸长率约为2.7%,远低于商业铝化合物(詹姆斯)的典型自尊(25%至55% )。
图2∶抗张强度。

事实摄影

乍看之下,一般的裂纹形态与AlI化合物相似。大体上的折断面与柔韧的枢轴相对。裂纹是从考虑到示例表面附近的情况开始的,该示例表面被螺栓分开。有大量的小黑点,在如此低的放大倍数下可能很难识别。用肉眼分析时,这些小斑点会闪烁。这个事实表明,这些斑点是可以反射光的小平面(詹姆斯)。在略微高的放大率下,大范围的裂纹表面暴露出具有无数平面方面的易碎方式。
图3 ( a )中的区域” An”和“B”展示了劈裂设计,其水平方面与EDS检查所证实的A-Si共晶带有关。在这些水平区域中,可以从AI晶格中去除Si片晶,留下具有光滑外观的门廊。这些特征更有可能是由于易碎的Si阶段宝石的裂纹而形成的。然后,再次在该显微照片上发现一些软化的金属间化合物,作为环绕区域或沿虚线( James )。图3( b )中的区域”C代表了断裂的金属间化合物的属性。这些金属间化合物发生极度分离,呈现出类似形态的绽放,没有不可否认的分裂特征。这意味着原理的拉伸场由于金属间化合物的不良变形特性而使金属间化合物失控(Khair )。就是说,分裂是由于金属间化合物本身的破裂而扩散的,而不是消除金属间化合物颗粒之间的界限或金属间化合物阶段与A-Si共晶( Khair )之间的界限。有时,Al-Si共晶区可能会与断裂的金属间化合物混合,如图3 ( b )中的“D”所示。

事实摄影。
这些边缘由隔离硅片的AI骨架构筑。如图5( b )所示,在柔韧性测试( Khair )中,在Si-血小板或A-基体中呈现了相当大的微小裂痕。关于共晶中的微裂纹,应考虑两种可能的呈现方法要考虑的是∶(1)相连的延展性堆叠;(2)初次劈裂(Munro ) 尖端的拉伸场。进行弹性测试后,沿着该示例的纵向片段,在Al-Si共晶或金属间化合物中出现了几道磨机微裂纹。这种现实情况建议,在断裂表面上看到的微裂纹大部分是在初次分裂的产生中呈现出来的。在共晶区,粗大的硅颗粒是应力集中的主要源泉,而硅颗粒则异常脆弱(Munro )。在其他A-Si汞合金中还发现了Si颗粒的破裂。同样应该说出图5( b )中轧机属性的另外两个特征∶一个是沿锦绣花边的撕裂边缘,另一个是如虚线圆圈所示的薄弱的层间裂纹。裂纹的边缘是由于Al骨架的临界塑性变形和裂纹而产生的,这些绕过的现象是以弱方式确认了Si分子的断裂(Munro )。一个是沿亮丽花边的撕裂边缘,另一个是如虚线圆圈所示的薄弱的层间裂纹。裂纹的边缘是由于Al骨架的临界塑性变形和裂纹而产生的,这些绕过的现象是以弱方式确认了Si分子的断裂( Munro )。一个是沿亮丽花边的撕裂边缘,另一个是如虚线圆圈所示的薄弱的层间裂纹。裂纹的边缘是由于Al骨架的临界塑性变形和裂纹而产生的,这些绕过的现象是以弱方式确认了Si分子的断裂
( Munro )。

在这两个地区中,Si分子和Al网络可能会在断裂过程中分别脱离。根据区域B,C和D的信息,特征应该是薄的Si血小板。电子束可以通过SEM中的EDS分解,可以进入示例表面,厚度为1um,并且框出类似梨的强力区域。在B和C区域,Si薄片很薄,以至于在EDS研究中( Munro ),Si分子下面的AI网格也同样明显。在区域D,Si分子变厚,几乎没有Al被识别出来。毫无疑问,在区域An和E上,Al栅和Si薄片很厚,随后分别区分了100%Al和100%Si ( Munro )。
图∶4∶形态。
为了揭示硅的三维结构,对金相实例的表面进行了深雕。在表面附近,刮去了铝栅,清除了硅片和一些金属间颗粒。显然,包括残留的金属间化合物的硅片彼此相关。对Al-Si共晶的这种认识不同于我们对Al-Si共晶中的Si粒子的二维片段的基本了解。实话实说,硅血小板不是自主的( Munro )。目前对硅片的学习对于理解AI-Si圆柱复合材料的易碎断裂非常有用。
从微观结构来看,这种圆柱汞合金主要包含Al-Si共晶,金属间化合物以及另外几个基本的块状Si。在Al-Si共晶中,Si血小板先后被冒险增强自身。因此,该裂隙可以有效地沿着共晶Al-Si化合物中的Si血小板和AI网络之间的界面扩展。这就是为什么我们无法在裂纹外观中找到不可否认的延展性凹痕的原因,而这种裂纹是工厂在常规Al化合物(Munro )中的例外情况。
在共晶中,尽可能多地发现裂片在硅片和铝栅之间的界面成核。可想而知的系统可能会被澄清。相连的弹性焦虑开始在围绕硅片的Al网格中开始真正的塑性变形,从而促使AI-Si脱粘并在A-Si界面处形成微孔。在张力作用下,Al-Si界面上的这些微孔可能彼此结合并形成微小的断裂( Munro )。破裂的临近在其沿Al-Si界面的尖端引发了高度的焦虑集中,这可能导致较僵硬的Si血小板破裂和Al网络内部新的分裂形核。通过这种方式,沿着Al-Si界面的网络微裂纹组合会扩散裂口( Pratheesh等)。

结论

目前的AI-Si圆柱体组合的微观结构主要由基本和共晶硅颗粒以及各种金属间混合物组成。在受力作用下,该复合材料表现出规则的弱裂纹模式。硅颗粒的破裂导致了开裂特征的发展,并且在裂纹表面产生了大量的可选裂痕。裂尖处的可锻性焦虑场将前面的金属间混合物带到了不同的部位。在复合材料中不停地分配Al-Si共晶和薄的Si薄片为打破扩散提供了一种简单的方法。通过AI/Si界面的脱键或Si颗粒的裂纹,裂纹沿着共晶中的Al晶格和Si颗粒之间的边界继续延伸,并分离出封闭的金属间混合物。

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