铝学院
  • 0
  • 0

搅拌摩擦加工铸态铝铁合金组织和性能研究

|
2015-01-12 14:33:01
|
27373 浏览
|

  搅拌摩擦加工(FSP)是在搅拌摩擦焊接(FSW)基础上发展起来的一种新型有效的加工技术,可用于材料微观组织改性和新型材料制备。加工过程中,利用高速旋转搅拌头的搅拌和摩擦作用,使加工区材料混合破碎,并发生剧烈塑性变形和热机循环作用,实现微观结构的细化、致密化和均匀化。

  FSP可破碎粗大枝晶组织和第二相,溶解沉淀相,消除铸态缺陷,显著改善金属材料的性能。铝铁合金具有质轻、耐热性好和抗腐蚀等诸多优良性能,在航天航空领域有着广泛的应用前景。普通熔铸铝铁合金中,铁在铝中的固溶度很低,主要生成Al3Fe等金属间化合物。

  Al3Fe呈针状或片状,严重割裂基体,成为应力集中源,显著降低铝铁合金的力学性能。控制和改善含铁相的形态、大小和分布,能使铝铁合金成为实用的结构材料,提高合金性能和实际应用价值。因此,寻求有效的加工细化方法成为解决问题的关键。目前采用高压扭转和等径弯曲等强塑性变形方法能显著细化组织和Al3Fe金属间化合物,增加铁原子在铝基体中的固溶度,提高该合金的力学性能。不过这些方法加工工序复杂,而且得到的试样尺寸较小,因而在实际应用中受到限制。

  FSP能有效的细化合金组织,适合连续加工制备大面积的块状材料,是一种很有潜力的材料细化方法。因此,本文采用FSP对普通熔铸方法制备出的铝铁合金进行3道次往复加工,研究3道次加工后铝铁合金组织和性能的变化。

  实验用99.9%工业纯铝和Al-20Fe中间合金为原材料,配制含铁3%(质量分数)的Al-3%Fe合金。合金在箱式电阻炉中用石墨坩埚熔炼,经除气和精炼后,于820℃在铜模中浇注成100mm×80mm×5mm板坯试样。FSP实验在改造的X5032型立式升降台铣床上进行。搅拌头材料为W18Cr4V,轴肩直径为16mm,搅拌针直径为5mm,高度为3.8mm。搅拌头旋转速度为1180r/min,焊接速度为47.5mm/min。对铸态合金进行3道次往复FSP。

  合金铸态组织存在大量针状Al3Fe相,尺寸约为20~50μm。经搅拌摩擦加工后,针状Al3Fe相被破碎成长度小于1μm的粒状,弥散均匀分布在铝基体中。铸态组织转变为低位错密度的再结晶晶粒,基体中存在细小的含铁亚稳相。搅拌摩擦加工后,加工区的显微硬度较铸态区降低,但分布较均匀。加工区合金的抗拉强度稍微下降,延伸率显著增大。搅拌摩擦加工前后,合金拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。加工前,韧窝呈抛物线状的撕裂韧窝,韧窝尺寸较小而且较浅,而加工后的韧窝形貌呈等轴状。

免责声明:本文来源于网络,版权归原作者所有,且仅代表原作者观点,转载并不意味着铝加网赞同其观点,或证明其内容的真实性、完整性与准确性,本文所载信息仅供参考,不作为铝加网对客户的直接决策建议。转载仅为学习与交流之目的,如无意中侵犯您的合法权益,请及时与0757-85529962联系处理。

全部评论(0
登录,参与评论前请先登录
暂无评论
保存海报 微信好友 朋友圈 QQ好友
提示
确定