擠壓處理及熱處理對LM28組織和性能的影響

目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的鋁硅合金是亞共晶(A1-8～10.5%Si)及共晶(A1-11～13%Si)合金，常作為中小型內(nèi)燃機(jī)活塞的首選材料。而硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于15%的過共晶A1-Si合金尚處于開發(fā)應(yīng)用階段。國外除制作鑄造活塞外，還替代灰鑄鐵應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋、油泵外殼和排氣管?，F(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對鋁合金材料的性能提出了更高的要求。鋁合金強(qiáng)化以沉淀強(qiáng)化為重點(diǎn)，而強(qiáng)化效果的判斷則以鋁合金材料的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)為主要依據(jù)。鋁合金型材擠壓技術(shù)在汽車、船舶、鐵路、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域以及建筑等民用領(lǐng)域越來越顯示出其重要地位。通過擠壓，可以細(xì)化合金組織，提高合金的力學(xué)性能。因此，本文討論了熱處理及擠壓處理對LM28組織和性能的影響。

實(shí)驗(yàn)合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：17.5Si，1.5Cu，1.2Mg，0.8Ni，0.2Zr，0.6Mn，0.7Fe，0.08P，0.6Na，0.6RE，余為Al。實(shí)驗(yàn)采用的固溶溫度是(515±5)℃，固溶12h后淬入80℃水中，并于24h之內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理。實(shí)驗(yàn)的時(shí)效溫度為175℃，時(shí)間分別為0、2、4、5、6、7、8、10、12、14和24h。實(shí)驗(yàn)的擠壓溫度350℃，模具預(yù)熱溫度200℃，選用擠壓比為8進(jìn)行擠壓。在擠壓機(jī)上進(jìn)行0.4mm/s的低速擠壓，擠壓成準(zhǔn)10mm的擠壓棒。

合金LM28變質(zhì)后，進(jìn)行熱處理，初晶硅變化不大，但共晶硅細(xì)化明顯。說明熱處理能改善合金的形態(tài)，它能夠部分鈍化初晶硅和共晶硅，固溶溫度過高和時(shí)間過長，會(huì)出現(xiàn)粗化現(xiàn)象;熱處理對共晶硅的形貌的影響最大，經(jīng)過組織觀察發(fā)現(xiàn)，熱處理后，針狀共晶硅斷裂為短桿狀，之后會(huì)發(fā)生球化。這一形態(tài)的變化，會(huì)顯著提高鋁硅合金的性能。熱擠壓后LM28合金的組織和力學(xué)性能顯著提高。其原因?yàn)閿D壓后大塊的初晶硅被打碎，共晶硅也在形狀上由長棒形轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪艉颓蛐?，組織被顯著細(xì)化，由于拉伸斷口的韌窩增多，抗拉強(qiáng)度提高，其塑性也相應(yīng)提高。合金經(jīng)擠壓后進(jìn)行熱處理的性能明顯提高，顯微組織也更細(xì)。這是因?yàn)榻?jīng)過擠壓，大塊的初晶硅被打碎，共晶硅也變成短棒和球形，再經(jīng)過熱處理后共晶硅進(jìn)一步被細(xì)化，提高合金的綜合力學(xué)性能。