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Si对锌铝合金组织及磨损性能的影响

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摘要 本文以ZA28合金为研究对象，通过3000KN拉伸试验机测量合金试样的拉伸强度，计算试样延伸率，通过布氏硬度计测量出各试样的硬度，使用M-2000磨损试验机分析测定不同Si添加量的试样在600N载荷下的磨损情况，通过光学显微镜观察合金的组织，然后在JXA-840A扫描电子显微镜观察磨面，并进行磨面分析。得出Si的添加量和热处理对ZA28合金的影响。
通过对不同Si添加量下合金的显微组织的分析，通过Si变质后，当铸态ZA28合金中Si添加量达到0.3%时，合金组织进一步细化，枝晶组织的尺寸大大减小，大部分枝晶组织转变为层片状或雪花状。但当ZA28合金中Si添加量增加到0.8%时，初生α相组织又转化为树枝晶状，合金组织开始粗化。当ZA28合金中Si添加量增加到1.3%时，α相树枝晶继续粗化，β相朝着α相内部生长，Si相分布明显。
通过合金的力学性能试验分析表明，试样中Si添加量在0.3%以内时，合金的抗拉强度得到提高，当Si添加量超过0.3%时，合金的抗拉强度显著降低。加入Si后晶粒被细化，富Si化合物聚集长大，长条状、大片状物增多，对基体割裂作用较大，容易造成应力集中。同时由于Si相为脆硬相，在拉伸的过程中易开裂，裂纹扩展，从而使得塑韧性降低。另外在铸态和固溶态ZA28中添加不同添加量的Si元素，发现Si元素能有效提高合金硬度。Si添加量在0-0.3%时，铸态和固溶态，合金的硬度都提升，当Si的添加量继续提升时，固溶态的合金硬度会显著下降，铸态合金的变化平稳。600N载荷下的磨损试验分析表明，热处理条件下，一定的Si添加量有利于提升合金的耐磨性能。在铸态条件下，Si添加量在0-0.55%内增加能明显改善合金的耐磨性能，0.55%时最佳。对磨损磨面的观察分析表明，在铸态条件，材料表面急剧软化，表面呈现河流状波纹，产生严重的粘着磨损。Si添加量为1.3%时，磨损表面不光滑，磨损机制体现为较强的切削磨损，伴随着粘着磨损。而固溶状态下，磨损机制主要为切削磨损。

关键词：硅元素；锌铝合金 ；组织 ；磨损性能 ；热处理 ；硬度