压铸AlSi10MgMn合金的组织和力学性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hlp2009
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近年来我国汽车工业获得了飞速发展。随着环保问题日益引起人们的关注,以轻量化为主的节能减排技术已成为汽车工业的共同课题之一。铝合金作为轻量化技术的首选材料,在汽车行业获得了越来越广泛的应用。压铸是铸造铝合金的主要成形方法之一,具有材料利用率高,表面成型质量好,力学性能优异的特点,在铝合金汽车零部件的生产中占有重要地位。压铸AlSi10MgMn合金为Al-Si-Mg-Mn系高强韧铝合金,铸造性能好,压铸件尤其是高真空压铸件力学性能优良,还可以通过热处理获得进一步强化,因此此类合金在薄壁、结构复杂、受负荷的汽车结构件或安保件的生产中具有广阔的应用前景。本文基于自主研发的高真空压铸技术,研究了金属液充型时模具型腔真空度对铸件组织和性能的影响;采用高真空压铸技术分别研究了人工时效T1、高温固溶处理T5、 T6对高真空压铸AlSi10MgMn组织和性能的优化;根据实际生产需要,研究了Mg含量对低真空(普通)压铸AlSi10MgMn组织和性能的影响。研究结果表明:(1)高真空压铸可以显著降低铸件的含气量,提高铸件致密度。与普通压铸相比,高真空压铸件的强韧指数提高了55.1%,材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度分别提高了12.7%、38.4%、130.4%、4.9%。(2)人工时效可以显著提高高真空压铸AlSi10MgMn铸件的性能,尤其是强度。当时效温度为170℃,时效时间为8h,材料的抗拉强度达到了351.3MPa,屈服强度达到248.9MPa,相对于铸态下的铸件,分别提高了13%和30.5%。(3) T5高温热处理可以改善铸件的组织,铸件的强度和伸长率获得了很大提高,尤其是伸长率。当固溶温度为510℃,固溶时间为3h,时效温度为155℃,时效时间为2h时,热处理后铸件伸长率可达到9.2%,强韧指数达到1163.9。固溶处理后铸件的微观组织发生变化,共晶硅发生了熔断、粒化和球化,并且均匀分布在-Al固溶体上。(4)通过正交试验,研究了T6各个工艺因素对铸件性能的影响,当固溶温度为500℃,固溶时间为2h,时效温度为170℃,时效时间为4h时,材料的抗拉强度可以达到358.4MPa,屈服强度达到286.6MPa,伸长率达到6.1%,布氏硬度为110.4,强韧指数达到1103.8。(5)低真空压铸可以减少铸件内部的含气量,在高温短时固溶处理时,铸件表面没有发生鼓泡,尺寸保持稳定。高温短时热处理,可以改善铸件的内部组织,提高铸件的伸长率和改善铸件的强韧性。对不需热处理的铸件,控制Mg含量在0.4%~0.65%;对需要人工时效的铸件,Mg的含量为0.2%~0.4%时,可以获得较高强韧性。对于普通压铸件,Mg含量为0.06%时,铸态下或人工时效后,铸件都可以获得较好的强韧性。
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