Al-Fe合金的压缩扭转加工技术

Al-Fe合金的压缩扭转加工技术

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第2期

作者：久米裕二 等

编译：郝长文

发动机活塞主要使用Al-Fe系合金压铸工艺制造，这种合金的热膨胀系数小，耐磨性和可铸性优良。

研究了Al-Fe合金的压缩扭转加工技术。在静水压下使铝合金材料产生巨大的剪切变形，对缺乏延展性材料和脆性第二相多的材料组织进行有效控制。给出压缩扭转加工方法模式图，介绍加工法的原理、加工条件等。对结晶的微细化、回转次数、加工温度等的影响以及抗拉试验结果等进行研究，得出以下结论。

（1）通过压缩扭转加工，粗大的Al-Fe金属间化合物能够实现细化和均匀分散。

（2）加工中，合金材料在高压下塑性流动，长度为数百微米以上的柱状结晶物被反复截断成20μm以下的微细结晶，均匀地分散在铝基体中。

（3）结晶物的微细化从圆柱试样端面的外周部位发生，随着回转次数的增加，微细化区域向试样的中央部位扩大。直径Φ 40mm、长度为10mm的圆柱试样经20次以上的回转加工，基本结晶物均微细化至20μm以下，并分散均匀。

（4）试验的加工温度越低，铝基体的变形阻力越高，结晶物更容易微细化。但如果达到一定程度的纵横尺寸比（aspect），则结晶的微细化进入饱和状态。此外，由于回转数增加，将引起试样温度上升，导致铝基体再结晶晶粒尺寸增大。

（5）如果以373K的温度进行20次以上的回转加工，则90%以上结晶物被微细化为20μm以下的晶粒，铝基体的晶粒微细化至5μm以下。

（6）经过压缩扭转加工的Al-4%Fe合金的强度和延展性均大幅提高，抗拉强度提高了1.5～1.7倍，总伸长率提高约8倍，显著改善了延展性。