鋁鐵雙金屬鑄造工藝及其復合界面的研究.pdf

1、復合材料由于能將不同材料的優(yōu)勢結合起來，在全球的各個領域都正在發(fā)揮著越來越重要的作用;關于復合材料的研究，也吸引著越來越多專家和學者的目光。而雙金屬復合鑄造材料，由于采用鑄造方法合成，工藝簡單，成本低廉，具有很大的應用前景，但是澆注過程中兩種金屬接觸時間短，降溫速度快，嚴重影響著二者的結合，這也成為制約雙金屬復合鑄造材料生產和應用的瓶頸。因此，如何使雙金屬鑄件具有良好的結合和性能，是本文研究的重點。
　　 為用鑄造方法得到鋁鐵復

2、合線材，降低鋁包鋼芯鋁絞線的生產成本而設計本實驗。自行設計復合鑄造模具，在潔凈的鐵絲表面預先進行熱浸鍍鋁處理一定時間，用出爐溫度在800℃的鋁液澆注試樣，通過金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn):鋁和鐵的界面處形成了寬度為10μm～30μm的結合區(qū)域，成分分析結果表明其中鋁的質量分數(shù)為50.37％，原子分數(shù)67.75％。由元素質量分數(shù)和相關熱力學數(shù)據(jù)判定結合區(qū)主要由Fe2Al5和FeAl構成，其顯微硬度值在HV250以上。相同澆注溫度下未

3、經熱浸鍍鋁處理得到的試樣，通過金相觀察、能譜分析和顯微硬度測試，證實了鋁和鐵間形成了寬度為10μm的縫隙。實驗結果說明，采用預先浸鍍后澆注的工藝可以實現(xiàn)鋁和鐵的冶金結合，為實現(xiàn)鑄造工藝得到鋁鐵復合線材的構想提供出了初步的支持。
　　 為增加鋁鐵之間的擴散，增強雙金屬鑄件的結合而設計實驗，將常用合金元素Ni、Cr和Zr以1％-2％的質量分數(shù)加入工業(yè)純鋁中作為熱浸鍍熔體，其他實驗參數(shù)保持不變。經過形貌觀察、成分分析和性能測試，三種元

4、素都極大得提高了鋁鐵原子的擴散，結合層寬度明顯增加，達200-400μm;并且結合區(qū)由FeAl、Fe2Al5、FeAl3等多種相構成;另外，F(xiàn)e通過長程擴散和Al原子形成金屬間化合物在Al基體中析出，在加入Cr的試樣中，球狀彌散分布的新相對材料性能有積極作用。而加入的微量合金元素并不影響其導電性，并提高了耐蝕性。
　　 為解決汽車發(fā)動機缸體用鋁合金強度和耐磨性不足的問題，設計實驗進行汽車發(fā)動機缸體用雙金屬復合材料。將經過表面清潔

5、處理的灰鐵250在ZL101A鋁合金熔體中進行熱浸鍍處理，控制熱浸鍍時間，分別控制熱浸鍍時間為5min，10min，15min和20min進行熱浸鍍處理，然后用出爐溫度在750℃的ZL101A鋁合金澆注試樣，取樣后在金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡下進行微觀組織觀察，發(fā)現(xiàn)隨溫度的升高和時間的增長，兩種合金的結合區(qū)域從無到有，過渡區(qū)域寬度逐漸增加，從20μm到70μm。實驗結果表明，熱浸鍍時間和溫度是影響試樣結合質量的關鍵。
　　 利用