高硅锌铝合金

毕业设计(论文)任务书（适用于工科类、理科类专业）

课题名称高硅锌铝合金的制备及其时效过程中组织形貌的转变

副标题

学院（系）材料科学与工程

专业材料科学与工程

学生姓名毛拉学号071642

毕业设计(论文)起讫时间：

自2012 年 2 月20 日至2012 年 6 月15 日共17 周

指导教师签名年月日教学院长(系主任)签名年月日

一、毕业设计（论文）的课题背景

近年的研究表明，Zn-Al合金不但铸造性能和力学性能俱佳，而且在重载低速的服役条件下有良好的减摩性和耐磨性；在许多工况条件下，Zn-Al合金可代替传统的锡青铜制造耐磨零件，如轴瓦、轴套和丝母等等。在Zn-Al合金中加入适量的Si不但可以改善Zn-Al合金的耐磨性，而且Zn-Al-Si合金的尺寸稳定性也大大优于Zn-Al-Cu合金。而且，已有研究表明，当Si含量在2-4%时，可使合金的耐磨性能提高20.7倍，这对于Zn-Al系合金在耐磨材料领域具有广阔的运用前景。且时效硬化是Zn-Al系合金强度、硬度提高的重要热处理手段。综上，研究制备高硅Zn-Al合金以及研究其时效过程中组织形貌的转变对于研究该合金强度、硬度提高的机理、指导合金制备运用具有重要意义。

同时，但是通过传统铸造方法，Si却能使Zn-Al系合金的塑性和抗拉性能下降。究其原因，除了第二相强化作用能使塑性下降外，Si以粗大初晶硅形式析出显然也是这些力学性能下降的重要因素。因此，基于50年来发展起来的喷射成型技术的特点，我们设想，该合金系可以通过急冷的办法，使Si弥散析出于Zn-Al 基体，这样，可能可以使材料的耐磨性能进一步提高外，也使合金系损失更少的塑性和抗拉性能，使合金具有更广泛的应用价值，而且该制备手段制备该合金系也是一个新的概念，是一个值得研究的领域。

二、毕业设计（论文）的技术参数（研究内容）

本论文主要研究制备技术、硅含量的变化，以及后续热处理工艺对ZnAl基合金系的组织及性能的影响。具体如下：

1)采用快速凝固---喷射成型技术制备高硅锌铝合金；

2)根据快速凝固能提高合金固溶度的原理，研究不同硅含量的添加（3%-6%wt）对合金组织形貌和性能的影响；

3)研究不同热处理工艺对不同硅含量合金的组织与性能的影响。

三、毕业设计（论文）应完成的具体工作

1.查阅文献

查找中英文文献，主要了解国内外Zn-Al-Si系合金经喷射成形或铸造工艺后在时效过程中组织、性能特点的最新研究动态。

2.拟定研究方向

1)拟定主要研究的基体Zn-Al合金系范围

2)比较铸态、喷射成型态高硅锌铝合金（对试样按要求做必要的热处理过

程）在时效过程中的组织转变情况，并总结出两种工艺过程对时效过程

组织转变的影响。

3.研究步骤

1)合金的制备：Zn、Al、Si及其他元素的合金成分配比；熔炼及喷射成形

制胚；参比的铸态组织则直接通过熔体浇注制锭。

2)性能分析前处理：首先，要把实验材料加工至指定尺寸，以便进行测量

或后续处理；同时试样要进行固溶处理。

3)时效过程中的组织分析、力学性能测试：选取适当的时效过程时间点，

进行XRD的相转变分析，电镜的形貌分析以及力学性能测试。

4)分析总结并撰写论文。

5)提交论文报告并参加答辩。

四、毕业设计（论文）进度安排

序号设计（论文）各阶段名称时间安排（教学周）

1 查阅文献1～2

2 拟定方案，撰写开题报告3～4

3 进行实验5～12

4 分析数据、补充实验、撰写论文13～15

5 论文答辩准备以及论文答辩16～17

同组学生姓名：无

五、应收集的资料及主要参考文献

[1] Iee P，P.Savaskan T and Laufer E. Wear Resistance and Microstructure[J].Wear，

1993，V ol.165：51-56.

[2] Jian L，Laufer E.E and Masounave.J. Wear in Zn-Al-Si Alloys[J].Wear，1993，

V ol.165：79-89.

[3] Savaskan T，Murphy S. Mechanical Properties and Lubricated Wear of

Zn-25Al-Based Alloys[J].Wear，1987，V ol.116：211-224.

[4] 高升吉，沈保罗，杨刚等. Si对Zn-Al合金性能的影响[J].特种铸造及有色

合金，1998，V ol.2:4-6.

[5] 袁广银，刘满平，王渠东等.Mg-Al-Zn-Si合金的显微组织细化[J].金属学报，

2002，V ol.38（10）：1105-1108.

[6] 张永安，熊柏青，韦强等.喷射成形制备高性能铝合金材料[J].机械工程材料，

2001，V ol.25（4）：22-25.

[7] 刘树伟，李秀艳，闫德胜等.时效温度及微量Zr+Si对Zn-22%Al合金阻尼性

能的影响[J].金属学报，2009，V ol.45（9）：1099-1105.

[8] 孙连超，田荣璋.锌及锌合金物理冶金学[M].长沙：中南工业大学出版社，

年，1994：19-283.

[9] 李德荣，张晓丽，李润霞.Zn在AlSiCuMg合金时效过程中的作用[J].沈阳

工业大学学报，2007，V ol.29（6）：642-645.

[10] 黄创高，易杰，高俊英.Al-Mg-Si-Zn合金时效早期纳米团簇的演变[J].广

西大学学报：自然科学版，2010，V ol.35（5）：831-834.