三种易切削Al—Mg—Si合金铸态下的组织与性能

《铝加工》　２０１０年第２期总第１９３期　技术工程　三种易切削ＡＩ—Ｍｇ—Ｓｉ合金铸态下的组织与性能　黎业生，王家佳　（江西理工大学材料与化学工程学院。江西。赣州，３４１０００）　摘要：采用金相试验方法、力学性能测试、切削实验对三种铸态下的易切削Ａｌ—Ｍｇ—Ｓｉ合金进行比较，并对合金进行扫描电　子显微分析和能谱分析。研究结果表明：两种不含铅的Ａｌ—Ｍｇ—Ｓｉ合金均能代替传统￣６２６２合金；合金中添加的ｓｎ、Ｂｉ￣１］Ｍｇ　元素在晶界处偏聚形成的Ｍｇ２Ｓｎ＋ｓｎ和Ｍｇ　Ｂｉ：＋Ｂｉ低熔点共晶体使得合金具有良好的切削性能。　关键词：易切削；Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金；铸态；性能　中图分类号：ＴＧ３７６．８，ＴＧ３７５￣　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００５—４８９８（２０１　０）０２—００２５—０４　传统易切削易切削Ａｌ—Ｍｇ—ｓｉ合金中具代表性　的是６２６２。６２６２合金是在６０６１Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金的基　础上添加了０．５５％的Ｐｂ和０．５５％的Ｂｉ形成的合金［１１。　编号　ｌ＃　２＃　３＃　表１试验合金的名义成分　Ｓｎ　１－３　１．３　一　‘１）／％　Ｓｉ　０．８　０．８　０．８　Ｂｉ　一　０．５　０．５　Ｐｂ　一　—　Ｏ．５　Ｍｇ　１．２　１．２　１．２　Ｃｕ　０．４　０．４　０．４　Ａ１　Ｂａ１．　Ｂａ１．　Ｂａ１．　然而　寸人体和环境有害，国内外已经陆续展开了　对不含铅的易切￣ＩＪＡ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金的研究。研究主　要是向６ｘｘｘ合金中添加低熔点组元ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ等来　替代有毒元素Ｐ　或者添加高熔点组元来改善合金的　切削性能　。Ｓｎ、Ｂｉ等和Ｐ　一样，不溶于铝基体而　形成低熔点组织组成物，在切削过程中且切削易　断，不连续，因而具有良好的切削性能。　１．２试验方法　研究的合金在井式电阻炉上进行熔炼，铜、　硅分别以Ａｌ—ｃｕ、Ａｌ—ｓｉ中间合金的形式加入，熔炼　温度在７４０～７６０℃，铸造温度７２０～７４０￣Ｃ。合金熔化　后浇铸成４，４ｏ的铸锭。　本文作者在天津有色金属曹颜顺和中南大学　黄志其、尹志民【５’ｑ研究的基础上，进一步研究出了　无铅易切削Ａｌ—Ｍｇ—Ｓｉ合金中单独添加Ｓｎ时最佳含　Ｓｎ量为１．３％及Ｓｎ、Ｂｉ同时添加时的最佳Ｓｎ和Ｂｉ含量　分别为１．３％和０．５％ｒｎ。本论文对这两种最优性能的　无铅易切削Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金以及传统含铅的６２６２合　金相实验采用１０％ＨＦ）￣蚀液腐蚀，在ＰＯＬＹＶＡ　Ｒ—ＥＴ金相显微镜上进行观察，主要观察铸态下合　金相的形貌及分布等。力学性能测试在ＨＤ一３０００布　氏硬度仪上进行，切削实验在Ｃ６１２７Ａ车床上进行，　采用干切削，进刀量为０．５ｒａｍ，转速为７４０转／分，　刀具材料为硬质合金材料。扫描电镜观察和能谱　分析分别在ＸＬ３０／Ｗ／ＴＭＰ扫描电镜和ＥＤＡＸ能谱仪　上进行。　金进行铸态下切削性能、力学性能和显微组织的　比较，研究了添加元素在合金中的存在形式和分　布规律，旨在获得一种能够替代６２６２合金的其他　易切削合金。　２试验结果与分析　２．１两种合金的金相显微组织分析　，　１试验材料与试验方法　１．１试验材料　两种不含铅的合金铸态下的金相显微组织，　见图ｌ所示。　三种合金均是￣６０６１Ａ１一Ｍｇ—ｓｉ中添加低熔点　元素ｓｎ、Ｂｉ和Ｐｂ，具体见表１。　从图１可以看出，合金铸态组织主要是　相，且　基体上均有少量１０ｐ．ｍ左右大小的相，这应该是对　作者简介：黎业生（男），导师，主要从事新材料的研究与制备。　收稿日期：２００９—１２—２８　・２５・　黎业生，等：三种易切削Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金铸态下的组织与性能　技术工程　簦　１＃　２＃　图１　１＃和２＃合金的铸态组织对比　合金切削加工性能有重大影响的低熔点组织组成　物。另外，铸态下２＃晶粒大／Ｊｘｌ￣ｌ＃均匀、细小得多。　切削铝合金。　表２试验合金的硬度　分析其中的原因，是因为２＃合金中加入了Ｂｉ，Ｂｉ在　Ａ１一Ｍｇ—Ｓｉ合金中比Ｓｉ优先与Ｍｇ形成Ｍｇ　Ｂｉ２［ｓ３，而阻止　或者部分减少了Ｍｇ２Ｓｉ的形成，导致合金中ｓｉ过量。　ｓｉ偏聚区小而弥散，因而这些过量的ｓｉ在合金中作　为形核核心存在，导致合金的晶粒相对更加细小。　２．２三种合金的力学性能　２．３三种合金切削性能比较　从工件车削后表面形貌和切屑大小、形貌及　切屑重量三方面来比较合金的切屑性能。对合金　进行切削加工，对切削后表面进行表面光洁度和　形貌的观察，并对切屑进行对比拍照。结果，如　图２，图３和表３所示。　２．３．１合金切削后的表面形貌　研究三种易切削铝合金的力学性能，见表２。　由表２可以得出，ｌ＃、２＃合金硬度ＬＬ３＃合金硬度稍　高。这表明，添￣［ＩＳｎ或者ｓｎ、Ｂｉ的无铅易切ｉ￣ＪｌＡ１一　Ｍｇ—Ｓｉ合金的力学性能已经超过传统含铅的６２６２易　如图２所示，从切削工件的表面形貌来看，１＃　１｝｝合金　２＃合金　图２试验合金切削表面图　３＃合金　ｌ＃合金　２｝｝合金　３＃合金　图３试验合金的切屑对比　・２６・