(# (!
空隙率 # 9 !
$"" %"" &"" ("" "
2$& ’ $%& ’ *"& ’ *!& ’
(" * 2 # ! " 2"" $"" *"" +""
")"%
")("
")(%
应变 9 !
图,
图)
温度 # ’ 压制温度与合金空隙率关系曲线
不同温度下压制的合金 应力 - 应变曲线
高的强度应该伴随有良好的耐磨性能，粉末冶 金获得的铝合金的耐磨性超过 .&%% 铝合金 （见图 。 在 $%& ’ 下 压 制 的 合 金 的 耐 磨 性 最 佳 为 传 统 2） .&%% 铝合金的 & 倍。
［&， /］
。本文采用粉末冶金方法制取 +,-.01
块状合金样品， 并对其组织和性能进行探讨。
!
试验方法
试样采用纯度为 ((4(/! 的 +,、 -.、 01，按原子
百分比混合， 在电弧炉中熔炼成合金， 然后在氩气 保护下采用超声波雾化法分别制取 +,-.01 合金粉 末， 合金粉末粒度为小于 &# !*。 制取粉末的气体冷 却 速 度 约 为 !#" = < >。 用 等 离 子 体 光 谱 质 谱 仪 （?@A-6） 分析合金成分为 +,(#-./01$。 用 ! -; 液压
汽车工艺与材料 ・ 有色金属 ・
"#$%&%’()* $*+,-%)%./ 0 &"$*1(")
文章编号： （$##& ） !##"’//!) #)’##!\’#$
粉末冶金法制备高强铝合金的组织与性能
隋忠祥， 张 军， 文 子， 蒋 青
（吉林大学 汽车材料教育部重点实验室， 吉林 长春 !"##$% ） 摘要： 采用超声波雾化法制取了合金粉末粒度为小于 &# !* 、 成分为 +,(#-./01$ 合金粉末。采用粉末冶金法制备了致 密的大块高强度铝合金， 研究了压制温度与合金的空隙率、 组成相、 显微组织、 强度和耐磨性的关系。结果表明， 粉末 冶金法制备的高强度铝合金具有比传统铝合金高的耐磨性能。 关键词： 铝合金；强度；粉末冶金；组织； 性能 中图分类号： 23!$%4$ 文献标识码： +
［L ］
%&.-
_， ;*5K*+)’ 0: ,&3F)3+-
%)’ Z&.AJ-
;)+’-1*AJ ]1)+-*’ F*+K(
75K*-X-=(1 7A(&J&(*XO-*+K(
8&(-’(*).
%&J2&’-’(1 ［R］ : ;)+’-1*AJ 6(K-
B&.A(*&’ 67A(&J&(*X- B&A35*’+ B2-5*) R-2&3(:F&’4&’： 7A(&J&(*X- B&A35*’+ ]Q F(4: ， >??L ， >L:
热电偶 阴模 上阳模 加热装置
。 在铝合金中， +,’
非晶铝合金 7!"2（ 2# 为 8、 09、 -.、 31、 -:） # 7! 为稀土， ， 合金的抗拉强度大于
$
最高可达 ! $%# ; < ** 。如果非晶合金 ! ### ; < ** ， ［"］ 合金强度将得到改善 。 基体中镶嵌 "’+, 纳米粒子， 当镶嵌粒子为二十面体准晶时，合金的强度将会进 一步提高
合金的微观组织相同。 温度过高将发生晶粒长大， 进 而使合金的性能降低。 图 # 为 , 射线衍 射分析结果，合金由
!-./ 01./2 ./#34 ./!5&
!
结论
其合金的空 "# 较低温度下压制的块体铝合金，
隙大而且组织中仍保持粉末颗粒形状。随着温度的 增加， 组织密度增加。 相应地， 压制温度为 *"& ’ 时， 块体 ./0134 空隙率小于 (!。
")"("
.&%% 铝 合 金 *%& ’ $$& ’ $%& ’
%" ":
!" ":
")""*
（U ） $%& ’
磨损量 9 N
（= ） #$& ’ 图!
合金的 &’( 微观组织
")""2 ")""# ")""! " #" *" ("" (!" (#" (2" 载荷 9 8 图 . 合金的磨损曲线 2"
。 目前， 已经成功地在冷室压
［M ］
铸机上用真空压铸法生产出 7;M"H 镁合金汽车轮 毂，在锁型力为 !:?#" ;Y 的热室压铸机上生产出
王渠东， 曾 小 勤:镁 合 金 在 汽 车 上 的 应 用 状 况 ［9 ］ :汽 车 （L ） ： 技术， >??? ， !L6@>:
7;M"H 镁合金汽车转向盘零件，铸件伸长率由 L! 提高至 >M!。而充氧压铸通过用氧气或其他活性气
于传统的铝合金。
&"
图*
&% #" #% %" !$ （ 9 V） + 射线衍射曲线
参考文献： ［( ］ ; < 3=>1)./?:@1@?:-A=B4C D/=BBE .//FEB ［G ］ )8=H?I4 ，
制合金的应力 - 应变曲线。由图可以看出随着温度 的升高， 化合物析出导致压缩强度升高。 当压制温度 合金塑性几乎为零， 前者是 !62%& ’ 或 !7*"& ’ 时， 由于压制温度低而空隙率高所致，而后者是由于化
压力机在一定温度和压力下进行合金粉末大块合金 的压制， 压制装置见图 ! 。其样品尺寸为 # $# **B 压 制 温 度 范 围 %%"C/%" = ， 压 力 为 !4$ D?E 。 !# **， 压制试样的密度测定采用阿基米德法在精度为十万 分之一的电子天平上进行。 合金的空隙率 （$ ） 由下式 计算： （% $’% #） $F < % $，其中 % $ 和 % # 分别为合金的计 算理论密度和测量密度。不同温度压制合金的应 加 力 ’ 应 变 曲 线 采 用 -26 /!# 材 料 试 验 系 统 进 行 ， 载速率为 #4$ ** < *G. ；磨损试验在 -- $## 磨损试 验机上 进 行 ， 试验 温度为 室 温 ， 载荷 为 %# ; 和 !%# ;， 试 验 时 间 为
由于铝的密度较小，比强度比普通钢高而引起 广泛的注意， 特别是汽车工业和航空航天工业， 提高 铝合金的强度是人们研究的焦点。为了进一步提高 铝合金的强度同时具有良好的韧性，快速凝固法 （56） 和机械合金化法 （-+） 可以有效地减小晶粒尺 寸， 从而增加固溶度或非晶基体 具有高强度和良好的韧性
$
［&’/］ ［!’"］
体充入型腔， 置换空气， 与充型金属液反应生成金属 氧化物微粒， 弥散分布在压铸件内， 从而消除气孔， 使铸件可以热处理强化。日本轻金属 （株） 利用此种 工艺成功生产了 7;M" 系列的轮毂，经热处理强化 后， 性能优于普通压铸件和重力铸造件
［>@］
［$ ］
刘金海， 李 国 禄:镁 合 金 成 型 工 艺 及 应 用 研 究 进 展 ［9 ］ : 特种铸造及有色合金， （L ） ： !""> ， !"6!!:
! -./、 01./2、 ./#34 化 合 物 和 ./!5& 相 组 成 。
合金的强化主要是这 些金属间化合物和氧 化物。 图 % 为不同温度压
!%
$# 压制块体合金的强度在 $%& ’ 硬度最高达到 强度降低。 *%" 8 9 ::!。随压制温度的提高， 其耐磨性能高 %# 由粉末合金法形成的铝合金，
!""# 年第 $ 期
(+*+ ， &#( ： (*&)
［! ］ J K
’@:， . L1F?4)
M/HI=>@N>
O41B@/4
PHI41NH>B .//FEB
FQ
./**J!8@+0( （0 R01 FI S4 ） .:FIT>F?B
（下转第 !& 页）
- ($ -
田
政等： 7; 系镁合金在汽车工业中的应用与发展
+""
应力 9 8 ・ ::-!
$%& ’ 时空隙率小于 (! 。图 & 为在 #$& ’ 和 $%& ’
温度下压制成型合金的扫描电镜像。结果表明， 在 合 #$& ’ 压制合金组织仍保留粉末的原有球状形貌， 金的空隙率很大， 随着压制温度的增加， 合金的致密 度增加； 当压制温度为 $%& ’ 时， 粉末的形貌消失， 组 织中没有明显的空隙。
345674658 9:; <5=>854?8@ =A ,?BC 3458:B4C "DE"DD=F GF $9H?:B < I & &84C=;