复合变质ZL101合金断裂韧性

作者：佚名信息来源:模具 2008-4-8

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

摘要：研究了复合变质ZL101合金的断裂韧性，对其机理进行了分析。结果表明，采用复合变质处理ZL101合金可获得KIC=75。m较高的断裂韧性。关键词：复合变质。...

摘要：研究了复合变质ZL101合金的断裂韧性，对其机理进行了分析。结果表明，采用复合变质处理ZL101合金可获得KIC=75.8 kg.m较高的断裂韧性。
关键词：复合变质；ZL101合金；断裂韧性
文献标识码： A　　文章编号： 1000-8365(1999)01-0044-45

Fracture Toughness of ZL101 Alloy Treated by
Composed Modifier

ZHANG Ji-yue，WANG Zhi-min,HUANG Ji-rong
(Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China)

Abstract　Fracture toughness of ZL101 alloy that is modified by composed modifier has been studied, and analysed. The results indicate that fracture toughness KIC=75.8 kg.m can be obtained.
Key words: Compound modifier;ZL101 alloy;Fracture Toughness

　　ZL101合金铸造Al-Si类合金中应用较为广泛的一种亚共晶热处理强化型合金，它具有良好的铸造性能且经过变质和热处理后还具有良好的机械性能。ZL101合金由于含有一定量的Si，因此在铸造生产中大都需要经过变质处理，现在广泛应用于铸造Al-Si合金的变质剂主要有Na、Sr、Sb等，而且们主要研究的都是合金的常规机械性能即强度和塑性，而对合金韧性的研究较少，韧性是材料强度和塑性的综合指标。断裂韧性是表示材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，也是材料性能的重要指标之一。物体在单面应变条件下的断裂韧性KIC是指当裂纹体的强度因子达到KIC后，裂纹体中的裂纹就会发生失稳扩展，造成裂纹体的断裂，因此KIC值是反映裂纹体在平面应变条件下材料抵抗裂纹扩展的能力，即它是裂纹扩展的阻力，KIC对某种材料而言，在一定的热处理条件下它和其它机械性能指标一样都是一个定值。本文主要研究复合变质处理ZL101合金，经热处理后的平面应变状态下的断裂韧性KIC。
1　试验材料及方法
　　试验所用材料为A00-Al，单晶硅，Al-4.32%Mg中间合金，按GB1173—86中ZL101合金的主要成分配制，采用电阻坩埚炉熔化，将合金熔化至760～780 ℃时先用0.3%C2Cl6进行脱气精炼后加入复合变质剂并保温一段时间，最后再用0.3%C2Cl6脱气、静置、扒渣并浇注金属型试样，浇注好的试样经过热处理后，加工成25 mm×50 mm×220 mm的标准三点弯曲试样，其尺寸，如图1所示。按GB4161—84中规定的方法，在试样度一半的位置处用线切割的方法，沿宽度方向切割出一个长20 mm左右的缝隙，将此带有缺口的试样在高频疲劳试验机上预制疲劳裂纹，使裂纹体(疲劳裂纹和缺口之和)总长达25 mm左右，再将此试样在WE-10A万能材料试验机上进行压断，并用函数记录仪测定裂纹端部的张口位移和载荷的关系曲线，测定出最大载荷及裂纹实际总长度，按标中规定的方法计算合金在此热处理状态下的平面应变断裂韧性KIC。

图1　标准三点弯曲试样
Fig.1　Fracture toughness test specimen

2　试验结果及分析
2.1　断裂韧性的试验结果
　　表1列出了本试验测定的复合变质ZL101合金的KIC值，同时还列出其它一些合金的断裂韧性值，以作考比较。

表1　铸造铝合金的断裂韧性
Tab.1　Fracture toughness of casting aluminium alloy

合金变质剂状　　　态K_IC/(kg^.m)ZL101^*
复合变质
(535±5)℃×12 h固溶，160℃×10 h时效
(535±5)℃×12 h固溶，180℃×10 h时效75.81
68.62AlSi7Mg^［1］快速冷却(535±5)℃×12 h固溶，150℃×10 h时效72.00ZL105^［2］
未变质
Sb(535±5)℃×5 h固溶，160℃×5 h时效
60.9
70.9