铸造铝合金A356.0断裂韧性研究

依据HB5142-1996标准对A356.0铝合金铸件断裂韧性进行测定,测出KIC为18.48 MPa.m1/2。通过进一步的断口观察和能谱分析,对影响材料断裂韧性的因素进行了分析。结果表明:铸造A356.0断口脆性特征明显,铸造试样中的宏观铸造缺陷对其断裂韧性造成很大影响。

铸造铝合金A356.0晶间腐蚀性能研究

对铸造铝合金A356.0晶间腐蚀性能进行研究,分析了产生腐蚀的组织原因。结果表明:铸造铝合金A356.0腐蚀的主要原因是共晶硅沿晶界分布,共晶硅和基体之间存在电位差,形成大阳极小阴极的腐蚀电池,基体作为阳极被腐蚀。晶间腐蚀敏感性低,但是内应力或杂质偏聚会增加晶间腐蚀敏感性,增大晶间腐蚀级别。

铸造铝合金A356.0细节疲劳性能的研究

细节疲劳强度额定值DFR是结构本身固有的疲劳性能特征值,其在民用飞机疲劳寿命设计和耐久性分析中应用广泛。按HB7110-94金属材料细节疲劳额定强度截止值(DFRcutoff)试验方法对A356.0-T6合金的细节疲劳性能进行研究,根据实验结果计算出DFRcutoff=139 MPa。通过进一步对断口进行扫描电镜观察发现,断口没有明显的疲劳特征,有小解理面和二次裂纹,是明显的脆性断口特征,此外断口还发现有树枝晶,以及气孔、夹杂、疏松等宏观铸造缺陷,铸造质量较差是影响A356.0合金疲劳性能的关键因素。

铸造A356.0铝合金铸锭组织分析

通过成分分析,金相分析,扫描电镜分析等检测手段,对A356合金铸锭组织进行研究,发现该合金枝晶粗大,存在针状含铁相。通过对金相组织和含Fe相的分析,得到如下结论:(1)影响合金延伸率的主要因素是合金晶粒粗大,含Fe杂质相容易产生应力集中,成为裂纹源。(2)提升合金延伸率的主要途径有:细化晶粒,降低杂质Fe的不利影响。(3)添加适量的Mn,将Fe杂质相转变成块状或骨架状的复杂化合物,降低应力集中,减弱Fe的有害作用。

A356.0断裂机理研究

通过对铸铝A356.0进行拉伸性能测定,同时利用KYKY-1000B扫描电子显微镜(SEM)对其断口形貌进行分析,研究其断裂机理。结果发现铸铝A356.0裂纹起源于铸造缺陷处,裂纹是穿晶扩展,断口为准解理型,其断裂机理为穿晶型脆性断裂。

铸铝合金A356.0在浮动密封圈应用中的疲劳性能研究

运用试验与有限元结合的方法,通过对实际零件浮动密封圈组件样品的疲劳测试,利用威布尔分布处理试验样本寿命,同时利用有限元模型求解出疲劳载荷下的结构应力变化,在Goodman疲劳图谱中将试验寿命和有限元交变应力进行整合,最终得到铸铝合金A356.0在特定结构浮动密封圈应用中的疲劳曲线。该疲劳曲线对浮动密封圈中铸铝合金A356.0制造的零件的可靠性设计和寿命评估具有重要的工程意义。

Al-5Ti-1B、Ce复合添加对铸造铝合金组织和性能的影响

通过复合添加Al-5Ti-1B和Ce,研究Al-5Ti-1B含量对A356.0铝合金组织和性能的影响。结果表明:添加Al-5Ti-1B后,α-Al的二次枝晶间距、共晶硅的平均等效直径均降低,而共晶硅圆整度提高。随Al-5Ti-1B添加量增加,α-Al的二次枝晶间距、共晶硅的平均等效直径和圆整度均先减小后增大,而合金伸长率则先提高后降低。此外,加入适量的Al-5Ti-1B有效促进Ce与Fe形成α-AlSiFeCeMg汉字状富铁相。当Al-5Ti-1B质量分数为0.25%时,合金的综合组织力学性能最佳。α-Al的二次枝晶间距、共晶硅等效直径较未添加时分别降低6.2%和15.1%,而共晶硅圆整度和伸长率分别提高25.4%和42.4%。