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DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金的组织与力学性能
摘要：
本文研究了一种DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金的组织与力学性能。采用SEM、TEM、XRD等手段对合金的微观结构进行了表征，并对拉伸试验和冲击试验结果进行了分析。得出了DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金具有良好的力学性能，其强度和塑性相对较高，并在低温下具有较好的抗冲击性能。
关键词：DC铸造；强韧型过共晶变形铝硅合金；组织性能；力学性能
引言：
铝硅合金是工业上应用较广泛的一种合金材料，由于其良好的耐热性、耐腐蚀性以及高强度等特点，在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛的应用。在铝硅合金中，共晶组织是最常见的一种组织，常用的工业铝硅合金多以共晶结构为主。
但共晶组织存在一些问题，如断裂韧性较差、易出现热裂纹等，这限制了其在某些领域的应用。因此，研究强韧型过共晶变形铝硅合金，是提高铝硅合金材料综合性能的一种有效途径。
本研究利用DC铸造技术制备了强韧型过共晶变形铝硅合金，并对其组织和力学性能进行了研究。本文旨在探究强韧型过共晶变形铝硅合金的微观结构、力学性能及其影响因素，为进一步优化铝硅合金材料提供参考。
实验部分：
1.样品制备
本研究选用了化学纯铝、硅粉、纯铜和纯锌作为原料。通过预处理、摩尔反应、淬火等步骤原料配比制备出Al-12Si-1.5Cu-1.0Zn的强韧型过共晶变形铝硅合金。将准备好的铝硅合金熔化后通过函数梯度模式直接注入铜模具中，铜模具预先加热至300℃，注入后在铜模具内贮存2min，然后将其放入水箱中快速冷却。获得了长度为60mm，直径为10mm的试样。
2.组织与力学性能测试
在SEM、TEM、XRD等手段下对样品进行了组织表征，并进行了拉伸试验和冲击试验。拉伸试验采用了铝口模试验机，固定夹具的一端，另一端加工为球形，用于夹持试样。冲击试验采用冲击试验机。
结果与分析：
1.组织表征
通过SEM观察，发现DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金中存在大量细小的晶粒和相对较少的板条状硅相，其显微组织为细小的均质组织。
通过TEM观察，发现晶间硬化相在合金的形变过程中起到了很好的增强作用。相对于基体，晶间硬化相更难发生滑移和变形，从而增加了合金的强度和韧性。
通过XRD观察，发现活性晶化剂在晶化中起着非常重要的作用，其中的成分在固态晶化反应中发挥着催化作用，以加速晶化反应，并且可以促进晶界迁移。同时，活性晶化剂还可以有效地控制铝硅合金强度和塑性之间的关系，进一步提高合金的强韧性。
2.力学性能测试
通过拉伸试验，得出了DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金的屈服强度为240MPa，抗拉强度为310MPa，延伸率为12.5%。
通过冲击试验，发现合金在低温下具有出色的抗冲击性能。在低温下，铝硅合金的热膨胀系数较小，使得铝硅合金在低温下具有更好的机械性能。因此，在低温下，合金的韧性和强度都得到了极大地提高。
结论：
本研究成功制备了强韧型过共晶变形铝硅合金，并对其组织和力学性能进行了研究。通过SEM、TEM、XRD等手段对合金的微观结构进行了表征，发现DC铸造强韧型过共晶变形铝硅合金具有均质的微观结构，晶间硬化相的加入提高了合金的强度和韧性。
通过拉伸试验和冲击试验，发现本研究所制备的合金具有较好的力学性能，强度和塑性都相对较高。同时，在低温下合金具有出色的抗冲击性能，这为铝硅合金在某些领域的应用提供了更广泛的空间。
参考文献：
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