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低压力下挤压铸造铝铜合金的显微组织与性能的研究
摘要
本研究采用低压力下挤压铸造法制备铝铜合金，并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明，低压力下挤压铸造的铝铜合金具有细小而均匀的晶粒尺寸和细密的均匀组织结构，该结构明显优于传统的高压力下挤压铸造结构。此外，铝铜合金采用低压力下挤压铸造法制备的试样具有更高的强度和硬度，但塑性和韧性略有降低。综合分析证明，采用低压力下挤压铸造方法制备铝铜合金具有很高的应用潜力并具有很好的应用价值。
关键词：低压力下挤压铸造；铝铜合金；显微组织；力学性能
Abstract
Inthisstudy,theAl-Cualloywaspreparedbylow-pressureextrusioncastingmethod,anditsmicrostructureandmechanicalpropertieswereinvestigated.TheresultsshowedthattheAl-Cualloypreparedbylow-pressureextrusioncastinghadasmallanduniformgrainsizeandafineuniformstructure,whichwassignificantlybetterthanthetraditionalhigh-pressureextrusioncastingstructure.Inaddition,thespecimensofAl-Cualloypreparedbylow-pressureextrusioncastingmethodhadhigherstrengthandhardness,butslightlyreducedplasticityandtoughness.Comprehensiveanalysisprovesthatthelow-pressureextrusioncastingmethodhasahighapplicationpotentialandgreatapplicationvalueinpreparingAl-Cualloy.
Keywords:low-pressureextrusioncasting;Al-Cualloy;microstructure;mechanicalproperties
1.引言
铝合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、轮船、汽车、工程建筑等领域得到广泛应用。铝合金具有密度低、高强度、良好的耐磨性、耐腐蚀性、导热性和热稳定性等优良特性。随着科学技术的不断发展，人们对铝合金的要求越来越高，因此需要寻求新的制备方法和改进现有的工艺。
低压力下挤压铸造法是一种新型的制备铝合金材料的方法。该技术采用压力较低的熔体对铝合金进行挤压和铸造，可以使组织结构变得均匀且晶粒尺寸细小。此外，该方法还可以提高材料在应力作用下的强度和硬度，但对材料的韧性和塑性会产生影响。因此，本研究选择铝铜合金作为研究对象，探讨低压力下挤压铸造对铝铜合金显微结构和力学性能的影响。
2.实验方法
2.1实验材料
本研究采用工业纯铝和工业纯铜作为原材料，将其按一定比例混合制备成铝铜合金。其中铝的质量分数为90%，铜的质量分数为10%。
2.2实验设备
本研究采用热模具挤压铸造机进行试验，其主要组成部分包括：
●热模具
●模具温度控制系统
●熔体注入系统
●模具压力控制系统
2.3实验流程
铝铜合金按照90:10的比例混合后，熔化成熔体。然后，在热模具中注入熔体，并施以低压力进行挤压和铸造。挤压和铸造过程中，通过控制温度和压力，使铝铜合金逐渐凝固成型。完成后，对试样进行加工和测量，并对其组织结构和力学性能进行分析。
3.结果与分析
3.1显微组织
铝铜合金采用低压力下挤压铸造法制备的试样，其组织结构相对均匀，晶粒尺寸比传统的高压力下挤压铸造小得多。图1为铝铜合金不同制备方法制备的组织结构示意图。
图1铝铜合金不同制备方式的组织结构示意图
可以看出，铝铜合金采用低压力下挤压铸造法制备的组织结构比传统的高压力下挤压铸造更为均匀。这是由于在低压力下挤压铸造过程中，熔体流动性好，晶核形成和生长更为均匀，有利于晶粒尺寸的减小和组织结构的均匀性增强。
3.2力学性能
采用低压力下挤压铸造法制备的铝铜合金试样的力学性能的测试结果如表1所示。
表1低压力下挤压铸造铝铜合金的力学性能测试结果
从表1中可以看出，低压力下挤压铸造法制备的铝铜合金试样的强度和硬度略微提高，但塑性和韧性略有降低。这是由于低压力下挤压铸造法制备的铝铜合金具有较为均匀的晶粒分布，其位错密度和晶界数量也会相应减小，从而导致强度提高，但塑性和韧性却会有所下降。
4.总结
本研究采用低压力下挤压铸造法制备铝铜合金，并对其组织结构和力学性能进行了测试和分析。结论如下：
●低压力下