文档介绍：高强高韧铝硅合金(A357)及工艺研究
可行性研究报告
选题的必要性

产业政策:本项目所处技术领域为新材料新工艺。研究开发新材料新工艺,有利于促进我国制造业科技进步,增强企业竞争实力,符合我国产业政策,是国家大力扶持的技术领域。随着国民经济快速发展,部件轻量化和环保要求日益高涨,铸件越来越薄,这要求合金力学性能越来越高。为此,开发高强高韧合金材料是国内外重点发展方向。
项目意义:高强高韧铝硅合金A357具优良的铸造性能和力学性能而广泛用于航空、航天、军事、机械等工业领域。随着制造业对铸件高强韧要求越来越高, A357用量越来越大。国内外通常要求该合金的抗拉强度σb ≥320MPa,延伸率δ>5%,但目前我国绝大多数企业,如我省洪都飞机集团,由于合金材料及工艺的落后,生产的铝硅合金抗拉强度仅能达到290MPa,延伸率为3%.远不能满足航空、,省内洪都集团不得不出高价外购A357优质合金铸件,,洪都集团等企业急需解决此技术问题。

A357铸造铝硅合金由美国在20世纪50年代末研制而成。目前我国高强高韧铸造铝硅合金ZL114A沿用了该合金的成分标准,合金化学成分为:-%Si、-%Mg、-%Ti、%Be、%Fe、%Cu、,根据此成分,国内企业难于生产高性能、且质量稳定的合金铸件。基于这种现状,国内哈尔滨工业大学、北京航空航天材料所等近年致力于A357合金的成分优化,初步确定了能满足性能要求的主要元素Si、-%、-%,但对整个合金的化学成分构造、元素间的相互作用及其它强化元素的添加等缺乏系统的研究,尚不能满足于工业生产。
A357合金的铸态显微组织为初晶α-Al+共晶(α-Al+Si).就生产工艺而言,国内普遍采用四元钠盐或锶变质共晶Si相, 钛细化初晶α-Al晶粒,以提高合金的性能。但存在钠盐变质持续效果短;锶变质会使合金熔体含气量增大、影响合金的力学性能,尤其是降低合金的延伸率;钛在高硅铝合金中的细化效果不理想等问题。所以,高性能合金的细化变质熔体处理工艺有待于进一步深入研究,稀土对铝硅合金熔体具良好的精炼、细化变质作用,且符合环保要求,是今后工艺的发展方向。
A357合金的固溶、时效热处理,目的使强化相Mg2Si在基体α-Al中均匀弥散析出,从而提高合金的性能。由于国内对固溶处理温度、淬火介质及时效温度、保温时间等对强化相Mg2Si析出、分布、颗粒大小的影响研究不深入,致使企业热处理工艺不完善,提高合金性能不显著,,国内多数企业生产的A357合金铸件不能满足性能要求。
综上所述,国内外的研究者主要通过①优化合金成分;②改进生产工艺,提高A357铸造合金的力学性能,但目前无论在材料,还是工艺方面,尚缺乏系统研究,表现为生产工艺不完善,有待深入研究。

本项目属国有大型企业新材料新工艺科技攻关,主要研究内容为开发高性能的A357合金成分,研究新的熔体处理工艺和热处理工艺,从而使合金的抗拉强度σb ≥320MPa,延伸率δ>5%。项目实施后,