Al-Fe合金的壓縮扭轉加工技術

Al-Fe合金的壓縮扭轉加工技術

刊名：塑性と加工（日）

刊期：2013年第2期

作者：久米裕二 等

編譯：郝長文

發動機活塞主要使用Al-Fe系合金壓鑄工藝制造，這種合金的熱膨脹系數小，耐磨性和可鑄性優良。

研究了Al-Fe合金的壓縮扭轉加工技術。在靜水壓下使鋁合金材料產生巨大的剪切變形，對缺乏延展性材料和脆性第二相多的材料組織進行有效控制。給出壓縮扭轉加工方法模式圖，介紹加工法的原理、加工條件等。對結晶的微細化、回轉次數、加工溫度等的影響以及抗拉試驗結果等進行研究，得出以下結論。

（1）通過壓縮扭轉加工，粗大的Al-Fe金屬間化合物能夠實現細化和均勻分散。

（2）加工中，合金材料在高壓下塑性流動，長度為數百微米以上的柱狀結晶物被反復截斷成20μm以下的微細結晶，均勻地分散在鋁基體中。

（3）結晶物的微細化從圓柱試樣端面的外周部位發生，隨著回轉次數的增加，微細化區域向試樣的中央部位擴大。直徑Φ 40mm、長度為10mm的圓柱試樣經20次以上的回轉加工，基本結晶物均微細化至20μm以下，并分散均勻。

（4）試驗的加工溫度越低，鋁基體的變形阻力越高，結晶物更容易微細化。但如果達到一定程度的縱橫尺寸比（aspect），則結晶的微細化進入飽和狀態。此外，由于回轉數增加，將引起試樣溫度上升，導致鋁基體再結晶晶粒尺寸增大。

（5）如果以373K的溫度進行20次以上的回轉加工，則90%以上結晶物被微細化為20μm以下的晶粒，鋁基體的晶粒微細化至5μm以下。

（6）經過壓縮扭轉加工的Al-4%Fe合金的強度和延展性均大幅提高，抗拉強度提高了1.5～1.7倍，總伸長率提高約8倍，顯著改善了延展性。