Al-Fe合金的壓縮扭轉(zhuǎn)加工技術(shù)

Al-Fe合金的壓縮扭轉(zhuǎn)加工技術(shù)

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第2期

作者：久米裕二 等

編譯：郝長文

發(fā)動機(jī)活塞主要使用Al-Fe系合金壓鑄工藝制造，這種合金的熱膨脹系數(shù)小，耐磨性和可鑄性優(yōu)良。

研究了Al-Fe合金的壓縮扭轉(zhuǎn)加工技術(shù)。在靜水壓下使鋁合金材料產(chǎn)生巨大的剪切變形，對缺乏延展性材料和脆性第二相多的材料組織進(jìn)行有效控制。給出壓縮扭轉(zhuǎn)加工方法模式圖，介紹加工法的原理、加工條件等。對結(jié)晶的微細(xì)化、回轉(zhuǎn)次數(shù)、加工溫度等的影響以及抗拉試驗結(jié)果等進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論。

（1）通過壓縮扭轉(zhuǎn)加工，粗大的Al-Fe金屬間化合物能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)化和均勻分散。

（2）加工中，合金材料在高壓下塑性流動，長度為數(shù)百微米以上的柱狀結(jié)晶物被反復(fù)截斷成20μm以下的微細(xì)結(jié)晶，均勻地分散在鋁基體中。

（3）結(jié)晶物的微細(xì)化從圓柱試樣端面的外周部位發(fā)生，隨著回轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，微細(xì)化區(qū)域向試樣的中央部位擴(kuò)大。直徑Φ 40mm、長度為10mm的圓柱試樣經(jīng)20次以上的回轉(zhuǎn)加工，基本結(jié)晶物均微細(xì)化至20μm以下，并分散均勻。

（4）試驗的加工溫度越低，鋁基體的變形阻力越高，結(jié)晶物更容易微細(xì)化。但如果達(dá)到一定程度的縱橫尺寸比（aspect），則結(jié)晶的微細(xì)化進(jìn)入飽和狀態(tài)。此外，由于回轉(zhuǎn)數(shù)增加，將引起試樣溫度上升，導(dǎo)致鋁基體再結(jié)晶晶粒尺寸增大。

（5）如果以373K的溫度進(jìn)行20次以上的回轉(zhuǎn)加工，則90%以上結(jié)晶物被微細(xì)化為20μm以下的晶粒，鋁基體的晶粒微細(xì)化至5μm以下。

（6）經(jīng)過壓縮扭轉(zhuǎn)加工的Al-4%Fe合金的強(qiáng)度和延展性均大幅提高，抗拉強(qiáng)度提高了1.5～1.7倍，總伸長率提高約8倍，顯著改善了延展性。