alsi合金快速凝固sps烧结组织及性能

）实验内容
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（二）实验内容
试验方法及制备过程
铸棒的制备 1.首先将磨具烘干，将涂料均匀涂抹在磨具外表面。 2.使用中频感应炉将石墨坩埚预热至暗红色，（大约为550-600摄氏度）。先 将铝料加入坩埚中，升温至720°C熔化，当铝料成浆糊状时，出去表面熔渣。 3.熔体过热至约880°C,将破碎好的纯晶体硅放入钟罩中，迅速将装有装有块 状晶体硅的钟罩快速压入纯熔体中，保温15-20min,待晶体硅颗粒全部溶解后 取出钟罩，均匀搅拌后，静止几分钟。 4.若熔体表面存在熔渣，需用撇渣勺及时将其打捞出，然后将其浇筑到经预 热至250°C左右的金属磨具中，冷却后打开磨具，取出金属棒。 5.重复以上步骤制备不同硅含量的铸棒。 6.对熔炼成的铸棒就行切割，切成长度约为35mm，对其进行表面处理（去除 表 面氧化膜），随机取两个式样进行测试。 ）实验内容
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（三）实验结果分析及总结
高硅铝合金烧结前后微观组织 表3.1传统与SPS烧结硅晶粒对比 铝硅合金处理方法 硅晶粒大小μm
传统铸造
（RS)SPS粉末烧结
20-80
0.15-0.21
SPS不同温度对高硅铝合金影响 表3.2不同温度SPS烧结硅晶粒对比
硅晶粒大小μm 290℃烧结 310℃烧结 0.15-0.18 0.17-0.21
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（五）感谢
（五）感谢
当大学的生活即将以这篇学位论文划上一个句号时，笔者心中充满了激动 和感慨。衷心感谢多年求学路上给予我无私关怀和真诚帮助的各位老师和学 长，并将最真诚的谢意献给我尊敬的导师赵占奎教授。 在学习和实验中，赵老师给予了无微不至地关怀。对本研究的工作，赵老 师悉心指导，他开阔的思维、敏锐的洞察力，在重要问题上起了关键性的作 用：在日常生活中，赵老师对于为人处世的言传身教，使笔者受益终身。 感谢研究生刘鹏超学长，在试验工作方面所提供的帮助。备方面的知识， 并对本试验的研究提出了有益的建议，提供了很多的帮助。 最后衷心感谢赵老师和刘鹏超学长的关爱和教诲，有他们强大的精神支持， 以及悉心的指导，才能顺利完成实验及论文。
研磨前后对比
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（二）实验内容
金相试样的制备 主要包括对铸棒，甩带后铝带，以及烧结后块体抛光，以备后续实验。 扫描电子显微镜观察； 所用显微镜为日本JSM-5500LV型扫描电子显微镜（SEM） ，观察烧结前铝带 的显微组织形貌和烧结后块体的组织形貌。 显微硬度测定： 显微硬度测试仪型号为FM700，对烧结前条带，烧结后块体进行硬度测试。 摩擦磨损实验： 使用SKODA快速磨损试验机，对烧结后不同硅含量的块体测试。
SPS高硅铝合金组织及性能
指导教师：赵占奎 答辩人：吴鹏来
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（一）绪论
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（二）实验内容
实验材料
采用纯度为99.9999%的Al、纯度为99.9999%的Si元素单质，分别按Al75Si25、 Al70Si30、Al65Si35原子质量百分比混合。
实验设备及器具
本论文用到的设备有：中频感应炉，高真空单辊旋淬及喷铸系统，烘坩埚， 场发射扫描电子显微镜，光学金相显微镜，金相试样抛光机，SPS烧结仪器， 显微硬度仪，SKODA快速磨损试验机。 本论文用到的器具有：金相试验抛光剂，砂纸400、600、800、1000号，医用 滑石粉，2%氢氟酸溶液（自己配制），丙酮溶液，酒精，吹风机，502胶水， 双面胶，镊子，剪刀。
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（三）实验结果分析及总结
密度和致密度 致密度是衡量SPS烧结的重要因素之一，用Archimedes法测量烧结块体样品的实 际密度，并计算致密度。以下为致密度计算公式： 致密度=实际密度/ 理论密度 其中实际密度为采用密度测量仪多次测量试样密度所求得平均值，理论密度计算过 程如下： Al和Si的密度为2.7 g/ 2.34 g/ cm3 Al和硅的原子质量分别为26.982 和28.085 Al75Si25、质量比为3:1 Al的体积含量=（0.75/26.982）/（0.75/26.982+0.25/28.085）=0.757 理论密度为ρ1=（0.757×2.7+0.243×2.34）g/ cm3 =2.611 g/ cm3 实测密度平均值为2.566 g/ cm3 致密度为0.982 按照以上步骤计算不同硅含量合金 表3.3 烧结致密度
不同温度显微硬度对比 表3.4不同烧结温度高硅铝合金显微硬度对比Hv Al75Si25 烧结块体290℃ 烧结块体310℃ 329 325 Al70Si30 357 348 Al65Si35 381 379
析及总结
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（三）实验结果分析及总结
摩擦磨损 对烧结后块体进行摩擦磨损实验，探究烧结后块体抗磨损性能随硅含量增加的变 化，在一定载荷下测定3个磨痕的宽度然后查表得出相应的磨损体积取3次的平均值 作为最后结果。 表3.5不同烧结温度高硅铝合金显微硬度对比Hv
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（三）实验结果分析及总结
烧结时间、温度和位移的变化曲线分析
（三）实验结图3.3 290℃温度与位移关系 果分析及总结
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（三）实验结果分析及总结
图3.4烧结前后铝 硅合金(SEM1万倍) abc为310℃烧结 Al75Si25，、Al70Si30 、 Al65Si35 efg为290℃烧结 Al75Si25，、Al70Si30 、 Al65Si35
Al75Si25
磨损质量g 磨损体积 0.0028 279.568
Al70Si30
0.0025 259.662
Al65Si35
0.0021 219.565
数据表明：烧结后块体随着硅含量的增加，抗磨损性能增强。
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（四）实验结论总结 （四）实验结论总结
传统铸造高硅铝合金微观组织存在许多较为粗大的 初晶硅，这些组织严重的影响了高硅铝合金的性能， 使其强度硬度等性能降低。 SPS烧结高硅铝合金初晶硅细化程度高于传统铸造初 晶硅几十倍，提高了合金机械性能和耐磨性，高硅 铝合金会随着硅含量的增加硬度有所提高。 SPS烧结后高硅铝合金极大保留了条带的优良性能， 比条带硬度略有降低，烧结块体样品的硬度远远高 于传统铸造制备及RS/PM的高硅铝合金。 SPS可以实现高硅铝合金的低温短时烧结，290℃无 保温时间条件下获得致密度超过98%，明显抑制了晶 粒长大，晶粒尺寸小于文献最小值，硅晶粒尺寸范 围为0.15-0.21μm。
感谢
THE END
谢谢观看
析及总结
Al75Si25 密度 2.566 g/ cm3 0.982
Al70Si30 2.556 g/ cm3 0.984
Al65Si35 2.538 g/ cm3 0.985
烧结致密度
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（三）实验结果分析及总结
显微硬度对比 表3.4传统铸态合金与SPS粉末烧结硬度对比 高硅铝合金硬度Hv 传统铸造 (RS)SPS粉末烧结 30-80 320-400
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（三）实验数据分析
实验分析
I
II
III
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（三）实验结果分析及总结
铸造高硅铝合金的微观形貌
合不同硅含量铝硅金相放大
甩带后高硅铝合金的微观形貌
不同硅含量合金扫描放大1万倍(A为Al75Si25 ，B为Al70Si30 ，C为Al65Si35)
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（二）实验内容
条带的制备 用冷却速度为106K/s(由铜轮转动的速率为30m/s推知)的合金甩带法获得AlSi二元合金条带。制得的条带厚度为20–30µm，压差为0.4-0.6，宽度为2.0mm，
高真空单辊旋淬及喷铸系统示意图
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（二）实验内容
SPS烧结样品 1.准备硅量为25%，30%，35%的铝硅合金并称取若干份； 2.将称量好的条带放入玛瑙研钵中，初步碾碎；继续研磨至均匀细小粉末如 下图，研磨时保证未引入杂质，然后筛分，去除比较大的颗粒； 3.将石墨纸包覆在SPS烧结磨具内部，称取粉末在1.8-2g之间，放入模具中， 加压至20MPa，等待烧结； 4. SPS仪器参数调为500-600MPa，升温速率为100℃/min，未进行保温 5.将加热参数调为290℃和310℃分别烧结，做为对比试验。