氫與夾雜對鋁合金的組織與性能的影響.pdf

1、本論文采用數值模擬、測氫分析、拉伸實驗、熱模擬壓縮實驗、疲勞實驗、光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析等手段，研究了熔煉工藝參數和合金元素對鋁合金中氫含量和夾雜物的影響，氫含量和夾雜物含量的關系，氣孔和夾雜的尺寸對兩種鋁合金力學性能的影響。
　　數值模擬結果表明，當初始氫含量低于0.1ml/100g時，才能對產生氣孔的區(qū)域造成影響;冷卻方式越慢，先后凝固區(qū)域內的氣孔體積分數相差越大;低的初始氫含量、較快的冷卻速度、較慢的上表面冷卻和較少

2、的合金元素均有利于降低鑄錠中的氫含量。鑄造過程中夾雜的運動是由于熔體對夾雜的粘著力、浮力和重力共同作用的結果。夾雜密度大于熔體密度，夾雜下沉，小于則上浮，接近則隨機分布于鑄錠中;夾雜上浮或下沉程度隨夾雜等效直徑增加而增加;但當夾雜的等效直徑小于5μm或形狀因子小于0.1時，主要受熔體粘著力作用而隨機分布于鑄錠中;冷卻越快，夾雜上浮或下沉程度越大。
　　隨著環(huán)境相對濕度的增加和熔體溫度的升高，減壓試樣的密度降低而鋁熔體中氫含量增加;

3、隨著熔體質量的增加，減壓試樣的密度增加而熔體氫含量降低;隨著精煉時間的增加，鋁熔體中氫含量不斷地減少;相同熔煉條件下，冷卻速度越大，氫含量越低。
　　1050合金鑄錠中氣孔面積分數由鑄錠頂部的0.116％降低到3/4高度處的0.032％，底部則增加至0.086％。在同一橫截面上，邊部氣孔明顯少于心部。6063合金鑄錠中大氣孔的形狀不規(guī)則，平均尺寸為50μm～100μm，分布在枝晶界和三叉晶界處;小氣孔呈圓形，平均尺寸為10μm～2

4、0μm，在晶界和晶內均有分布。
　　6063合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率都隨試樣氣孔面積分數的升高而降低。應變硬化指數n值隨變形溫度的升高而降低，拉伸斷口觀察表明，尺寸大于200μm的氣孔是導致斷裂的主要因素，而小于100μm的氣孔對斷裂的影響不顯著。
　　在25℃～500℃、應變速率為0.01s-1～10s-1下進行熱模擬實驗，流變應力隨溫度的升高而降低，隨應變速率的增加而升高。且在同一變形溫度、同一應變速率下，小氣孔

5、試樣流變應力要大于大氣孔試樣。小氣孔試樣的本構方程為:(ε)=1.09677×1010[sinh(0.0091σ)]6.52738 exp[-111.9083×103/(RT)]大氣孔試樣的本構方程為:ε=5.38×105[sinh(0.029038σ)]3.44613 exp[-96.1032×103/(RT)]
　　疲勞實驗及斷口觀察表明，裂紋主要在試樣表面的氣孔處萌生，水冷銅模鑄錠試樣斷口表面氣孔尺寸較大(50μm～200μ

6、m)，嚴重影響試樣的疲勞性能;半連續(xù)鑄錠試樣斷口表面氣孔尺寸較小(＜30μm)，對試樣的疲勞性能影響較小。
　　1050和6063合金中的主要夾雜物為MgO和Al2O3，其周圍常伴隨有氣孔。夾雜物含量增加會引起氫含量的相應增加，當熔體中的夾雜含量多時，夾雜易于團聚，且組織較為疏松。
　　采用傳統(tǒng)定量金相法和熱堿深腐蝕法同樣可以評價鋁合金中的氧化物夾雜的面積分數;但定量金相法獲得的結果中除了氧化物外還有AlFeSi相，且對試樣