IN690高温合金压缩实验微观组织演变
目录 1 绪论 (1) 1.1断口分析的意义 (1) 1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 (1) 1.3研究方法和实验设计 (3) 1.4预期结果和意义 (3) 2 实验过程 (4) 2.1 生产工艺 (4) 2．1.1 加料 (4) 2.1.2 精炼 (4) 2.1．3 保温、扒渣和放料 (5) 2.1. 4 单线除气和单线过滤 (5) 2.1. 5连铸 (6) 2.2 实验过程 (6) 2.2. 1 试样的选取 (6) 2.2.2 金相试样的制取 (8) 2.2.3 用显微镜观察 (9) 2.3 观察方法 (10) 2.3.1显微组织的观察 (10) 2.3.2 对断口形貌的观察 (11) 3 实验结果及分析 (11) 3.1对所取K模试样的观察 (11) 3.2 金相试样的观察及分析 (12) 3.2.1 对显微组织的观察 (12) 3.2.2 断口缺陷 (15)
结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25) 附录 (27)
1 绪论 1.1断口分析的意义 随着现代科技的发展以及现代工业的需求，作为21世纪三大支柱产业的材料科学正朝着高比强度，高强高韧等综合性能等方向发展。长久以来，铸造铝合金以其价廉、质轻、性能可靠等因素在工业应用中获得了较大的发展。尤其随着近年来对轨道交通材料轻量化的要求日益迫切[1]，作为铸造铝合金中应用最广的A356铝合金具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小，经过变质和热处理后，具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性能[2-3]，与钢轮毂相比，铝合金轮毂具有质量轻、安全、舒适、节能等，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[4]。 然而，由于其凝固收缩，同时在熔融状态下很容易溶入氢，因此铸造铝合金不可避免地包含一定数量的缺陷，比如空隙、氧化物、孔洞和非金属夹杂物等[5-7]。这些缺陷对构件的力学性能影响较大，如含1%体积分数的空隙将导致其疲劳50%，疲劳极限降20%[8-9]。所以研究构件中缺陷的性质、数量、尺寸和分布位置对力学性能的影响具有重要意义[10]。而这些缺陷往往是通过显微组织和断口分析来研究的。 另外，通过显微组织和断口分析所得到的结果可以分析这些缺陷产生的原因，研究断裂机理，比结合工艺过程分析缺陷产生的原因，从而对改进工艺提出一定的有效措施，确定较好的生产工艺，以提高铝合金铸锭的性能。 但关于该合金的微观组织及其断口分析研究较少，研究内容深但不够综合，每篇论文多研究其部分缺陷，断口的获得多为拉伸端口。因此，希望对A356铝合金的断口缺陷有一个较为全面的研究。 1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 铸件的力学性能与其微观组织有密切联系[11]。A356合金是一个典型的Al-Si-Mg系三元合金，它是Al-Si二元合金中添加镁、形成强化相Mg2Si，通过热处理来显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。A356合金处于α-Al＋Mg2Si＋Si三元共晶系内，其平衡组织为初生α-Al＋（α-Al＋Si）共晶＋
L 12铝合金微观组织在交变磁场作用下组织变化研究 陈革新 肖 宏 陈 雷 （燕山大学 机械工程学院 河北 秦皇岛 066004） 摘 要： 通过对LY12铝合金试件在交变磁场作用前后的微观组织变化研究，分析磁处理前后微观组织组成成份变化，进而得出交变磁场导致LY2铝合金组织细化的组织因素及作用机理，发现磁处理技术对铝合金的塑性有所提高，强度变化不大。 关键词： 铝合金；磁处理；组织细化；交变磁场 中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520073－02 LY12铝合金是非常重要的硬铝合金材料，广泛应用于许多工程领域，目前磁处理的方法主要用于影响金属凝固过程的相变，在改善钢材的残余应力从而改善金属材料性能方面也有涉及，但对于改善固态铝合金材料组织性能方面却研究较少。本文通过对通过强交变磁场处理后的LY12铝合金微观组织进行分析，利用透镜照片从析出相等方面对铝合金的性能变化进行了讨论和研究。 1 强交变磁处理试验 1.1 试验样品制备 试验材料LY12铝合金，其主要化学成分（质量分数，%）为0.5Si 、0.5Fe 、4.6Cu 、0.6Mn 、1.4Mg 、0.3Zn 、0.15Ti 、0.1Hi 、余量Al 。试样尺寸如图1所示，试样经350℃加热，然后随炉缓慢冷却，完全消除残余应力。 图2 Al-Cu-Mg 合金三元相图的等温部分[2] Fig.2 Isothermal section of temary Al-Cu-Mg phase diagram[2] 在本实验中，预拉伸前对材料进行了加热并保温，随着温度升高，会有部分溶质原子（Cu 原子、Mg 原子等）溶入基体相固溶体中，使基体中出现大量空位，虽然进行了一定时间的保温，但并不足以使沉淀相完全溶解，尽管如此，基体相的化学成分仍会发生改变而形成具有大量空位的过饱和固溶体。这样，预拉伸前的原始材料中仍含有一定量的第二相，从而使其随后的高温拉伸变形时力学行为受到第二相与位错相互作用的影响。基体在高温拉伸变形过程中会产生大量的位错，同时基体内会有一些新相伴随着变形过程析出，并且与位错相互作用。经历高温变形后，在降温过图1 试件图程中，逐渐冷却下来的过饱和固溶体，由于溶质原子溶解度的变化，也同Fig1 Test pieces 样会有一些新的析出相产生。 1.2 热塑性变形 利用透射电镜，对LY12合金中沉淀相的典型形貌进行了观察，如图将去除残余应力的试件在WDW3100微机控制电子万能试验机上进行热3所示。从图中可以看到，在基体上存有较细长的“针状”和相对短粗的拉伸塑性变形，该试验机是配备全数字测量控制及自动处理系统的新型试“棒状”析出相，其中针状析出相的分布表现出一定的规律性，析出相见验机。将6个LY12试件分为二组，每组3个试件。退火处理的铝合金LY12最大多呈60°角度。为进一步确定析出相的类型，对其进行了电子衍射分大热变形量可达15％，但由于试件尺寸小，为防止拉裂，各组试件拉伸时析，并对衍射花样进行了标定，如图4所示。 采用相同的速度为0.1mm/min 。拉伸实验中利用万能试验机平头卡头装卡，严格控制变形量为10％，以确保发生塑性变形。为进行实验效果的对比分析，6个试件要求保证相同的变形量和变形温度。 1.3 交变磁处理 实验中设定加热温度为500℃，热塑性成形温度定为400℃～450℃间，主要是考虑到试件在装卡过程中热量会散失，预留一定的热成形温度区间。将进行热塑性变形后的第一组3个试件直接放置于室温环境下进行空冷，保证空冷与磁处理时间相同，均为60分钟，然后通过组织切片，进行金相显微分析；第二组试件在热塑性成形到规定变形量后，通过自制的卡具放置于强交变磁场中进行磁处理。 2 微观组织分析 2.1 金相组织分析 本实验材料LY12属于Al-Cu-Mg 系时效强化合金，自然时效淬火态的LY12主要有强化相CuAl 2（又称相）、Mg 2Al 3（相）、CuMgAl 2（S 相） 图3 LY12铝合金中沉淀相的典型形貌 [1]。图2为Al-Cu-Mg 合金三元相图的等温部分，从该图可知本实验合金Fig.3 Typical TEM morphologies of precipitations in LY12 （图中A 点所示）的平衡组织为固溶体+相CuAl 2+S 相CuMgAl 2 。 Y