表1試驗(yàn)用AlSi7Mg0.3合金成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)

試樣隨輪轂一起用連續(xù)式熱處理爐進(jìn)行固溶處理(535 ℃×6 h)和時(shí)效處理(135 ℃×8 h)。從Y型試塊取拉伸試棒和無缺口沖擊試塊(10 mm×10 mm×55 mm)。從試樣斷口取樣，觀察合金金相組織。

2結(jié)果與分析

2.1力學(xué)性能

圖1給出鈦量對不同鐵量的AlSi7Mg0.3合金抗拉強(qiáng)度、伸長率和沖擊韌度的影響。一旦鈦量超過0.12%，合金伸長率和沖擊韌度開始下降，增至0.20%時(shí)，伸長率和沖擊韌度分別下降20%和30%，抗拉強(qiáng)度微弱提升5%左右，而硬度沒有明顯變化。可見，鈦量不宜超過0.12%，即接近ASTM和我國鋁合金規(guī)范的下限。

鐵量對AlSi7Mg0.3合金沖擊韌度和塑性的影響也十分顯著。鐵量由0.08%增加到0.21%，沖擊韌度和伸長率分別下降了25%和30%，強(qiáng)度相應(yīng)提高10%，變化幅度大體與鈦的影響相當(dāng)。

2.2金相組織

圖2對比不同鈦量AlSi7Mg0.3合金金相組織。鈦量由0.08%提高到0.21%，未觀察到鋁枝晶形貌和尺寸出現(xiàn)明顯變化。粒狀硅相尺寸和分布也未受到影響。鈦量超過0.12%以后，經(jīng)常在α-Al枝晶內(nèi)部發(fā)現(xiàn)呈淡紅色和或塊狀鈦相，如圖中箭頭1和2所示。鈦的這種作用與文獻(xiàn)報(bào)道相同，鈦量增至0.10%以上，鋁晶粒尺寸不再減小。

3討論

通常認(rèn)為鈦的細(xì)化晶粒作用是鋁與TiAl3之間包晶反應(yīng)引起的。這些早期研究僅限于Al-Si二元系，因之，引出如下看法：只有鈦超過0.15%，才可以進(jìn)行包晶反應(yīng)，TiAl3才可充當(dāng)鋁晶核細(xì)化晶粒。這一臨界值與生產(chǎn)實(shí)踐(0.02%～0.15%)不符合，也不為本工作所證實(shí)。這種差別與合金成分有關(guān)。1987年Mondolfo更詳細(xì)的研究證實(shí)Fe，Mn，Zn，Mg，Cu等依次降低Al-Ti包晶反應(yīng)溫度和鈦在鋁液的溶解度。Mg和Cu最強(qiáng)，可使鈦的溶解度降至0.08%以下。如有硼存在，鈦溶解度降至0.03%。故鈦的臨界值下降到0.10%以下。今所用AlSi7Mg0.3合金含有Si和Mg，其對鈦溶解度的聯(lián)合作用又如何，有待研究。從生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，鈦量小于0.08%，即可顯示晶粒細(xì)化效果。至于為什么鈦量大于0.12%，細(xì)化作用不再增加，可做如下探討。

作者曾用JCXA-733波譜儀測得AlSi12CuMg合金基體含鈦量大約在0.12%～0.16%范圍之內(nèi)，平均為0.14%，與文獻(xiàn)[6]公布的數(shù)值相近。倘若鈦量超過此值，鈦將以針狀或塊狀A(yù)lSiTi金屬間化合物形式出現(xiàn)，如圖2b中箭頭所示。

鈦量在0.08%～0.10%之間，由于晶粒得到充分細(xì)化，合金沖擊度性和塑性隨之提高。相反，鈦量超過0.12%，晶粒細(xì)化作用逐步停止，并且析出了針狀或塊狀金屬間化合物，這就降低了合金的沖擊韌度和塑性，并使強(qiáng)度的增加逐漸減弱。因之，鈦含量以0.08%～0.10%為最佳值，可保證合金具有最大的韌性和塑性。

許多工廠為保證合金具有足夠的韌性和塑性往往著重降低鐵含量，忽視了鈦?zhàn)饔玫膬芍匦裕?jīng)常采用低鐵高鈦的辦法，這就給生產(chǎn)操作和管理帶來許多不便，還提高了生產(chǎn)成本。相反，降低鈦量至0.08%～0.10%，即使鐵量接近0.18%，合金沖擊韌度也可達(dá)到40 J/cm2，伸長率保持在12%，強(qiáng)度也很高，還降低了成本，方便了現(xiàn)場工藝和管理。

4結(jié)論

AlSi7Mg0.3合金含鈦量最佳范圍為0.08%～0.10%。過高將使合金韌性和塑性急劇下降。