世界建筑杂志国家级期刊推荐及范文参考

　　世界建筑杂志国家级期刊《科技致富向导》杂志是经科技部和国家新闻出版总署批准，由中国科学技术协会科普部、山东省科协主管主办的国家级正规刊物，杂志融新闻性、科技性、创新性、可读性、针对性为一体，以“引领科教新潮流，展现科技新成果”为宗旨，坚持对科技创新领域的研究与探讨，汇集高等院校、学术研究机构的研究成果、实战派的宝贵经验。
　　摘要：采用控制变量法，研究了Cu，Ce元素添加对Al7Si0.35 Mg合金铸态及505 ℃10h固溶淬火+160 ℃6 h时效热处理后显微组织和力学性能的影响.Cu，Ce元素对热处理态合金的强度、塑性影响显著.热处理态下，Ce含量一定时，添加3.4%～4.0% 的Cu元素能使Al7Si0.35 Mg合金的断裂强度提高50%以上.添加3.6%～3.8% 的Cu元素时，合金的抗拉强度超过了390 MPa;Ce可以有效改善共晶硅的形态，提高合金的伸长率.当Cu含量一定时，添加0.15%的Ce，Al7Si0.35Mg～3.6Cu合金的伸长率从 4.2%提高到7.4%.添加过量的Cu，Ce元素，合金中会生成针状的Al9Ce2Cu5Si3四元相.实验结果表明，Al7Si0.35Mg合金中同时添加3.6% Cu 和 0.15% Ce时，材料有良好的综合拉伸性能.

　　关键词：世界建筑杂志国家级期刊,微观组织,力学性能,AlSiMg合金,热处理

　　随着汽车工业的发展，提高零部件的安全性、延长使用寿命、缩短生产周期成为节能环保大主题下的必然趋势.这对所选材料的力学性能提出了更高的要求.铝硅合金因其良好的铸造性能、焊接性能和耐磨性能，被广泛应用于船舶零件、汽缸体盖及电力金具等方面[1].Al7Si0.35Mg合金是可热处理强化的铝硅合金，生产工艺简单，有相对较高的比强度，且价格低廉，对提高汽车燃料功率有很好的作用[2-3].

　　合金化是目前获得高强度铸造铝合金的主要途径之一.研究发现，Cu元素对铝硅合金抗拉强度的提高效果显著[4-5].Muzaffer Zeren等认为，Cu添加量为3%～5%时， Al7Si0.35Mg合金的硬度和抗拉强度有大幅的提高[5-6].同时，针对合金在铸造过程易产生的板片状共晶硅相，工业上广泛使用Na盐、Sr及 La等稀土元素对共晶硅相进行变质处理.Na盐和Sr对共晶硅有较好的变质作用，但存在变质有效期短、吸气倾向大等缺点[7-8].稀土Ce对 Al7Si0.35Mg合金变质效果的研究还比较少.关于Al7Si0.35Mg合金中添加Cu后同时用Ce变质的研究更是少有报道.

　　本文作者采用固定变量法，研究了Al7Si0.35Mg合金中同时添加Cu，Ce元素后，合金力学性能及显微组织的变化.优化出Cu，Ce元素的最佳添加量，以进一步提高该合金的力学性能.

　　1实验

　　1.1合金的制备

　　熔炼选用的材料为商用A356铸锭(成分为Al7Si0.35 Mg)、纯铜以及Al20Ce中间合金.熔炼时，先将A356铸锭置于粘土石墨坩埚中，在760 ℃下保温，直至其熔化.按实验设计的合金成分(如表1所示)，加入表面打磨干净的纯Cu，待Cu完全熔化后加入Al20Ce中间合金，并在730 ℃下保温45 min.按总炉料质量的0.5%添加工业铝合金精炼剂，精炼除渣后静置5～10 min.最后在730 ℃下浇铸到250 ℃的金属模具中，获得的板形铸锭长宽高尺寸为100 mm×20 mm×120 mm.实验合金经过T6热处理，具体制度为：505±2 ℃固溶10 h后，室温水淬火.再于160±1 ℃下时效6 h后空冷.

　　1.2性能测试与分析手段

　　在WDWE200电子万能力学试验机上进行拉伸试验，拉伸速度为1 mm/min.拉伸试样为直径6 mm的国家标准拉伸试样，力学性能为3根试样的平均值.采用FEI QUANTA 200扫描电镜、EDS附件和 JEOL JEM 3010型透射电镜进行显微组织观察及成分分析.

　　2结果和讨论

　　2.1力学性能

　　图1为实验设计的各成分合金铸态及热处理态的拉伸性能测试结果.如图1(a)所示，Ce含量不变时：铸态下，合金的抗拉强度随Cu含量的增加而提高.添加4.0% Cu元素的合金其铸态抗拉强度比不含Cu时提高了30%左右.Cu元素对合金铸态的伸长率影响较小.热处理后，Al7Si0.35Mg合金的抗拉强度为 250.8 MPa，伸长率为5.1% [9].Cu添加量在3.4%～3.8%时，合金抗拉强度都超过370 MPa，比Al7Si0.35Mg合金的抗拉强度提高50%以上.Cu添加量超过3.8%后，合金的抗拉强度开始下降.添加3.8%以上Cu时，合金的伸长率比Cu含量为3.4%的合金伸长率降低了27%.

　　Cu含量一定时，Ce对合金铸态和热处理态的抗拉强度影响较小，见图1(b).在本实验研究范围内，铸态合金的伸长率随Ce含量的增加而提高.添加0.45%Ce后，合金的伸长率比未变质合金的伸长率提高了47%.热处理后，添加 0.15% Ce变质的合金伸长率从4.2%增加到7.4%，提高了76%.当Ce含量超过0.15%后，热处理态合金的抗拉强度和伸长率随Ce含量的增加而下降.

　　2.2显微组织观察与分析

　　2.2.1Cu元素对合金铸态及热处理态显微组织的影响

　　图2(a)～(d)为不同Cu含量合金铸态背散射扫描电子照片.由于原子序数不同，Cu元素在照片中呈现亮白色.表2为图2(d)中各点的EDS分析，结合图2和表2可知，扫描照片中大片深灰色的基底为α(Al)基体，Si在α(Al)基体中溶解度很小.浅灰色的是共晶硅相，Cu含量的变化对共晶硅的形貌没有很大影响.图2(d)中C，D点处亮白色方块状及近似球状的相成分较其他点的Cu含量高，与Al元素的原子百分比约为1∶2.据文献\ [6，10\]，该相应为Al2Cu (θ相). 研究表明，在AlSi系合金中加铜，不形成任何三元化合物.平衡凝固时，Cu在α(Al)基体中的溶解度小，主要以θ(Al2Cu)相的形式存在 [11-12].Al2Cu相在凝固过程中的析出主要有两种方式，一是直接析出块状的相，二是在525 ℃的共晶反应中析出：L→A1+Al2Cu +Si [13].从图2(a)～(d)可以看出，铸态合金中，Al2Cu相主要在树枝晶的晶界处析出.随着Cu含量的增加，Al2Cu相的含量也不断增加.E点亮白色针状相为富Ce多元相.图2(d)中，方块状的Al2Cu相内有许多细小的针状富Ce相生成. 　　[2]PENG Jihua， TANG Xiaolong， HE Jianting， et al. Effect of heat treatment on microstructure and tensile properties of A356 alloys[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China， 2011， 21(9)： 1950-1956.

　　[3]洪润洲，周永江，姚惟斌. 时效工艺对ZL101A合金性能的影响[J]. 材料工程， 2004(10)： 39-41.

　　HONG Runzhou， ZHOU Yongjiang， YAO Weibin. Effect of aging process on mechanical properties of ZL101A alloy[J]. Journal of Materials Engineering， 2004(10)： 39- 41. (In Chinese)

　　[4]DIVANDARI M， VAHID GOLPAYEGANI A R. Study of Al/Cu rich phases formed in A356 alloy by inserting Cu wire in pattern in LFC process[J]. Materials and Design， 2009， 30(8)： 3279-3285.

　　[5]ZEREN M. Effect of copper and silicon content on mechanical properties in AlCuSiMg alloys[J]. Journal of Materials Processing Technology， 2005， 169(2)： 292-298.