轮毂用铸造铝合金性能和性能研究.ppt

轮毂用铸造铝合金的组织与性能研究 报告人：李真胜 指导教师：彭晓东 教授 学号 专业：材料成型及控制工程 主要内容 课题背景及意义 实验材料与实验方案 实验结果与分析 结论与展望 1 课题背景及意义 研究背景： 现代汽车正朝着轻量化、高速、安全舒适、低成本、少排放与节能的方向发展。 为了适应汽车轻量化的要求，铝合金轮毂正在朝着厚度更薄、形态更加复杂、重量更轻以及安全性更高的方向发展。 A356系列铝合金是常用的铸造铝-硅-镁系合金,此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。 1 课题背景及意义 课题意义： （1）确定能使轮毂用铸造铝合金获得较优综合性能时合适的工艺参数和相应的温度区间； （2）研究热处理工艺对铝合金组织及性能的影响； （3）分析热处理工艺对轮毂用铸造铝合金的作用。 2 实验材料与实验方案 实验材料：铸态轮毂试样 2 实验材料与实验方案 实验方案： 本课题以轮毂用铸造铝合金A356为研究对象。通过设置正交实验，改变热处理工艺参数。然后，借助金相显微镜，显微硬度仪等设备分别观察和测试合金在不同工艺参数下的显微组织和力学性能。 2 实验材料与实验方案 实验方案： 固溶温度为530℃,540℃,550℃ 固溶时间为3h，4h，5h 时效温度为140℃ 时效时间3h，4h，最终有18组实验 3 实验结果与分析 力学性能结果： 3 实验结果及分析 力学性能与时效时间之间的关系：轮毂在530℃时硬度值与保温时间和时效时间关系： 3 实验结果及分析 轮毂在540℃时硬度值与保温时间和时效时间关系： 3 实验结果及分析 轮毂在550℃时硬度值与保温时间和时效时间关系： 实验结果及分析 由以上三图可以看出，轮毂用铸造铝合金时效3h的效果没有时效4h的效果好，时效4h的硬度较高，这说明对A356铝合金进行时效的过程中，随着时效时间的增长，铝合金的力学性能更好。 实验结果及分析 力学性能与固溶温度之间的关系：下图的试样时效时间均为3h 当时效时间为3h时，试验数据之间没有规律，不能得到固溶温度对硬度值影响的规律，可见时效3h条件下，热处理作用不明显。 实验结果及分析 力学性能与固溶温度之间的关系：下图的试样时效时间均为4h 当时效时间为4h时，在相同的保温时间时，尤其是低于5h的情况下，硬度值随固溶温度的升高也得到提升，这是因为固溶温度越高时，强化相能够尽快的产生强化作用，综合以上分析，我们可以认为，实验材料轮毂用铸造铝合金在550℃*4h+140℃*4h情况下作热处理时，合金能够具有较好的综合力学性能。 实验结果及分析 金相组织观察结果：以550℃固溶处理+140℃*3h为例分析固溶时间对金相组织的影响。（a）3h （b）4h （c）5h 保温时间延长时，颗粒的间距增大，硅相颗粒减少，硅颗粒越来越孤立并且长大粗化。因此随着保温时间的不断增加，Mg、Si溶入基体的越多，而未溶的颗粒会长大。当保温时间为4h时，共晶硅颗粒的分布比较均匀，于是可以使得合金的性能发生改善。 实验结果及分析 固溶温度对合金性能影响。时效4h，保温时间4h，合金在530℃，540℃，550℃时的金相图片。（a）530℃ （b）540℃ （c）550℃ 改变固溶温度，时效时间相同的显微组织，当固溶温度升高时，α(Al)基体长大，同时Mg、Si元素在固溶过程中溶入α(Al)基体中就会越多，于是在随后的时效处理中，析出大量细小弥散、均匀分布的Mg2Si相。 实验结果及分析 时效时间对合金显微组织影响：以固溶温度550℃*3h+时效温度140℃为例。(a)时效3h （b）时效4h 对 A356 铝合金进行时效，能够使其达到一个综合力学性能均为极值的平衡点。时效4h时，合金的弥散效果更好一些。 结论与展望 通过此次实验，最终得到的结论为： （1）当温度为530℃，540℃，550℃时，分别分析硬度值与保温时间之间的关系，可以发现，随着保温时间的延长，硬度值呈现一定的规律，它们均为先升后降；当保温时间为4h左右时，轮缘的硬度值有较好的表现； （2）当保温时间以及时效时间相同时，试验用轮毂在时效4h时随固溶温度的升高，硬度值升高，在550℃时具有最高硬度； （3）从力学性