稀土(La、Ce)对Al-26Si过共晶铝硅合金力学性能的影响-副本1-副本2-副本

1、毕业论文摘 要铸造铝硅合金具有密度小、强度高、加工性能好等优点，被广泛应用于汽车工业、航天航空、船舶运输领域。近年来的研究主要集中于在细化、变质初晶硅、共晶硅及初晶-Al 等析出相。对于稀土元素对过共晶铝硅合金的影响也有了一定的研究，但是对稀土（La、Ce）对Al-26Si的研究是空白的。 本文运用电阻炉电阻箱等铸造工具进行铸造，用万能拉力试验机等仪器进行实验。研究了稀土加入量对Al-26Si屈服强度、抗拉强度、弹性模量、最大力的影响。随着Re加入量的增加(0.5%2.0%)材料力学性能有规律的变化,0.5%时材料性能并未发生可观的改变；材料的抗拉强度在1.0%时达到峰值，随后逐渐下降，在2.

2、0%时基本持平未加入时的性能，屈服强度在1.0%时下降明显随后缓慢上升，弹性模量在0.5%时微量上升，随后一直低于未加入时水平，在2.0%时基本持平。关键词 ：稀土（镧、铈）；铝硅合金；力学性能；拉伸试验AbstractAl-Si alloys, which boasts lower density, high specific strength, well processability and casting performances, is widely used in transportation and aviation industry. In recent years, a lot

3、 of research of Al-Si alloys has been focused on its refinement, modification of primary Si, eutectic Si and primary phase -Al etc. Effect of rare earth elements on the hypereutectic Al-Si alloys has also been some research, but the study of rare earths (La, Ce) of Al-26Si is blank.In this paper, re

4、sistance furnace, resistance boxes and other tools for casting casting. Experimenting with universal tensile testing machine and other equipment. Of rare earth additions on the Al-26Si yield strength, tensile strength, elastic strength, most strongly affected. With the increase of the amount of Re a

5、dded regularly change (0.5% to 2.0%), the mechanical properties of the material occurs. 0.5% in considerable material properties change did not happen; Tensile strength of the material reaches a peak at 1.0%, followed by a gradual decline in performance when 2.0% was essentially flat when not joined

6、. Yield strength decreased significantly at 1.0% followed by a slow rise in the elastic modulus trace rise at 0.5%, followed has not added below the level at 2.0% was essentially flat.Keywords：rare earth, Al-Si alloys, Mechanical Properties，Tensile test目 录摘 要 1Abstrac 1目 录 2一 前言1.1铝硅合金研究综述 41.1.1铝及铝

7、合金 41.1.2铝硅合金应用前景 51.1.3铝硅合金的研究现状 6二 本课题研究的内容与目的 2.1 26%Si铝硅合金的成分设计及熔炼工艺研究 72.2 添加02%稀土（镧、铈）元素的高硅铝合金的成分设计与熔炼工艺研究 82.3 加工试样 9 2.4 测定力学性能 92.5 检测结果 9三 实 验3.1 方案 103.2 实验材料 10 3.3 配料计算 103.4安全技术准备 12 3.5 熔炼 3.5.1 检查实验器具 133.5.2 炉料预热 133.5.3 精炼剂的准备 133.5.4 坩埚及熔炼工具的准备 133.5.5 合金熔炼 14 3.6拉伸实验3.6.1 制作试件的讨论

8、 163.6.2 制作试件 163.6.3 实验过程 173.6.4 实验数据 18四 结果分析 25五 结 论 29六 收 获 30七 参考文献 31附 录I 本文中符号的说明一 前言 1.1铝硅合金研究综述 1.1.1铝及铝合金铝是地壳中分布最广泛的元素之一，是目前仅次于铁的第二大类金属元素，据估计，地壳中含约8%。铝的密度小，铝基合金的比强度高，铝具有优良的导电性、导热性。铝在大气中具有优良的抗蚀性，在室温下既能与空气中的氧化合，表面生成一层薄而致密并与基体金属牢固结合的氧化膜，阻止氧化金属内部扩散而起到保护作用。铝具有的这一系列优良特性决定了它的应用领域非常广泛，涉及航空航天、汽车、交

9、通运输、电子电气、机械制造等各个领域。中国的铝消费量和增长速度都居世界首位。铸造铝合金时所有铝合金中应用最广泛的材料之一，是现在工业发展的重要材料之一。铸造铝合金是在纯铝的基础上融入其他金属或者非金属元素，加上合金化及热处理的作用，使铝合金具有良好的综合性能。其在合金品种、铸造技术、设备等方面都取得了惊人的进步，其产量约为社会对铝合金制品需求总量的40%。全世界每年消费的铝中，有18%20%用于铸造合金。我国2009年生产铸造合金325万吨，2010达到400万吨左右，可见铸造铝合金在国民经济中的重要性。铸造铝合金具有良好的铸造工艺性能，较好的力学性能和机械加工性能，成本低廉，在制造、机械、航

10、空、汽车等行业得到广泛的应用。随着现代工业及制造新技术的发展，人们对铝合金需求量越来越大，同时对铸造铝合金的行业指标要求越来越高，因此，对铸造铝合金的研究和开发具有重要意义。过共晶铝硅合金具有线膨胀系数小、 尺寸稳定性高、耐磨、耐蚀性能好、铸造性能好、铸件成本低等一系列优良性能，是一种理想的新型汽车、摩托车等活塞用合金。 在这种材料中随合金中硅含量的增加，初晶硅与共晶硅变得愈粗大，特别是呈现粗大块状的初晶硅和长针状共晶硅组织，严重割裂合金基体， 并且硅相尖端和棱角部位会引起应力集中， 从而明显降低了这种合金的力学性能，尤其是影响其塑性及耐磨性的提高，还会使合金的切削加工性能变坏，这也是过去这种

11、合金应用受到限制的主要原因。 解决这一问题的关键在于如何对合金进行变质细化处理， 这也是人们研究这类材料的重点。高强度、高电导率铝合金的使用将节约大量有色金属及导电管支柱绝缘子，降低工程造价。因为以铝代铜，可取得相当大的经济效益，尽管铝与铜的价值差不多，但是高硅铝合金中含硅较高，相应的减少了铝的用量，因此经济效益明显。此外，作为导体材料，纯铝具有某些特别有意义的性质，即重量轻，耐腐蚀，电导率高以及易于回收等。所以这种同时具有高导电性、高强度、良好电热性能的高硅高性能铝合金的市场前景将是不可估量的。1.1.2铝硅合金应用前景过共晶铝合金是一种优良的材料，它具有密度小，强度高，加工性能好等优点，具

12、有良好的发展前途。共晶铝硅合金的铸态组织主要由大块初晶硅和共晶体组成，此外还有因不同合的金元素而形成的金属间化合物强化相。过共晶铝硅硅合金的常规凝固组织是由初生si和共晶体组成，其中硅的显微硬度很高，为HV10001300，而a(Al)的显微硬度仅为HV60100，是一种软基体上分布着硬质点的理想轻物质耐磨结构材料。与共晶型和亚共晶型铝硅合金相比，过共晶Al-Si合金的磨损率仅是共晶Al-Si合金磨损率的0.3-0.5，仅为亚共晶Al-Si合金磨损率的0.1-0.2，并具有高温强度高和尺寸稳定等良好特性，因此硅合金作为耐磨材料广泛应用于阳极、气缸盖、活塞、变速器壳、传动装排气管等零件。目前一些

13、公司已有一系列过共晶硅合金的牌号，并应用于载重汽车、小轿车和摩托车等发动机活塞、气缸衬套、气缸盖等零件。铝的含量在地壳金属元素中位列第一，且随着电力工业的发展和冶金技术的进步，使其生产量增大而成本下降，铝还是回收与再生利用率最高的工业金属，它的再生次数可无止境的延续，目前铝的回收率为80%，有60%的汽车用铝来自回收的废铝，2010年上升到90%。因此无论是从节能降耗还是从可持续发展的角度，铝材都是最为理想的汽车用材料。目前，汽车生产企业正在进行生产技术革新，从结构设计到适用材料的选择都将面临一场大的变革。由于铝制汽车零部件中的70%位铸件，因此铸件合金将有广泛的应用前景。AL-SI合金由于其

14、良好的铸造性能和力学性能，占铸件的85%90%，是铝基铸造合金中最重要的一个系列。因而AL-SI合金在汽车工业中将占有举足轻重的地位。铝硅合金是制造输变电开关设备中导电件、传动件及金属结构件的主要材质之一。变电开关设备所在行业常常要求铝硅合金的电导率在40%41%IACS以上。)固溶处理显著降低铝硅合金的电导率，而时效处理对铝硅合金的电导率影响不大。采用专门的热处理工艺可以在满足铸件使用所要的主要力学性能的前提下，将铝硅合金的电导率提高到 41I ACS以上，满足了输变电开关设备对合金导电性的要求 。由于缺少稀土元素对过共晶铝硅合金导电性影响的相关数据，所以以过共晶铝硅合金的基本性质作为参考。

15、已知晶体细化可降低导电性，稀土能够细化晶粒，从而达到变质处理效果。在电力行业，铸造铝合金扮演着重要的角色。由于输电材料、电力运行要求具有特殊性，对于高压输变电线路上的重要装置电力金具来说，对其导电率、强度和气密性均有较高要求。生产电力金具的材料有很多种，其中铸造铝合金具有良好的铸造性能、力学性能、耐腐蚀性及电气性能的综合优点，切强度高、重量轻、气密性好、磁损小、导电性能优良，因此在国内将其开发应用与超高压输变电设备。在我国目前电力系统发展迅猛、电网大改造的形势下，铸造合金必将广泛应用于电力行业。1.1.3铝硅合金的研究现状 在轻质材料中，树脂材料难以再生利用；鎂合金的价格和安全性限制了它的广泛

16、应用，因而人们将期望寄托在铝的开发应用上。虽然铸造AL-SI合金应用前景广阔，但是其研究和发展也面临着严峻的挑战，工业飞速发展，对铸件可靠性要求越来越高，同时对合金综合性能和特种性能的要求也不断提高。铸造AL-SI合金随着SI含量的增加，铸造性能得到了改善，减少了松散，热裂倾向，可获得组织致密的铸件。但是si对合金的基体强度与韧性均有削弱（Wsi>7%），AL-SI合金的机械性能与SI的形态和分布紧密相关，改变共晶硅的形态，减小其对基体性能的削弱作用，是合金机械性能获得全面提高的有效途径。因此，在铸造AL-SI合金的研究中，如何改变共晶Si的形态和分布一直是人们关注的要点。改变共晶Si的

17、形态和分布最古老也是最常用的方法是加入变质剂。Al-Si合金中的变质处理分为两类：一类是提高Al-Si合金塑性为主的Na Sr变质；另一类是以细化和增加初晶Si量，提高合金耐磨性的P变质处理。 1920年Pacz发现Na对A1- Si合金有变质作用，但是Na的燃点低(91)，沸点低(880)，因而在A1- Si合金的熔化温度(700760)下，Na会很快蒸发，导致变质衰退，加入量过多又会导致过变质和吸气严重Sr变质与Na变质比较起来有很多优点操作方便，变质效果好，变质效果具有长效性和重熔性，污染小，因而获得了广泛的应用。从80年代起，世界上用A1- Sr中间合金取代了Na变质工艺，我国在80年

18、代末开始研制并生产出A1- Sr中间合金，首家用户为长春第一汽车制造厂轻型发动机厂。 高性能铝合金就是通过向A1-Si基体中添加各种合金元素，优化铝合金成分，采用先进的制备工艺，使普通铝合金获得出人意料的力学性能或者物理性能。目前为止，国内对高性能铝合金的研究大致分为:低硅高性能铝合金和高硅高性能铝合金。目前，为了适应电力和电器工业的发展，一些国家发展了一批具有某种特性的导电铝合金，如美国的5005合金，8076合金;瑞士的Ductalex合金;意大利的Alhoflex等。其中以日本在该领域的研究最为活跃，先后发展了高强度铝、超耐热铝等材料，但这些热点基本上集中于以发展特殊用途的铝合金为目的。

19、二 本课题研究的内容与目的通过添加稀土元素(La, Ce)改变晶粒形貌和晶体性能，使其进入铝的晶格或形成各类化合物，影响铝合金的相图、基体组织、凝固过程、工艺性能等，稀土合金化也会影响晶粒大小、晶粒界面、形成杂质等，因而会影响铝合金的电导率、力学性能等。稀土元素比较活泼，它熔于铝液中，极易填补合金相的表面缺陷，从而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增快，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻止生成的晶粒长大，使合金的组织细化。材料力学性能是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。包括：拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等时所表现出的力学特征。是确定各种工程设计参数的主要依

20、据。这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。由于设备和时间的限制，本文主要记述拉伸试验试验过程和实验结果。其中实验结果包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、最大力。本课题试图通过此种方法实验稀土（镧、铈）对铝硅合金（AL-26SI）力学性能的影响。寻找铝硅合金力学性能最佳时稀土元素的用量。 2.1 26%Si铝硅合金的成分设计及熔炼工艺研究化学成分设计成二元高硅铝合金，使用含硅30%的铝硅合金熔炼后稀释制得。试样熔炼工艺如下：（1）炉料处理所有炉料入炉前均需要预热，以去除表面附的水分，缩短熔炼时间。（2） 坩埚及熔炼工具的准备新坩埚使

21、用前应清理干净及仔细检查有无穿透性缺陷，确认没有任何缺陷才能投入使用，预热至暗红色（500600度）保温2小时以上，以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质，待冷却到300度以下时，仔细清理坩埚内壁，在温度不低于200度时，喷刷涂料，烘干烘透后才能使用。压勺、搅拌勺、浇包等熔炼工具使用前必须除尽残余金属及氧化皮等污物，经过200-300度预热后涂刷防护涂料，涂刷后烘干待用。（3）熔炼温度的控制合金液快速升至较高的温度（720度左右），进行合理的搅拌，以促进所有合金元素的溶解，确认所有元素全部溶解后，进行精炼除气，扒除浮渣后将至浇注温度。（因铝溶液的温度难以用肉眼来判断的，所以必须用测温仪表控制温度

22、，测温仪表应定期校准和维修；热电偶套管应周期的用金属刷刷干净，涂以防护性涂料，以保证测温结果的准确性及延长使用寿命。（4）熔炼时间的控制为了减少铝溶液的氧化、吸气，应尽量缩短铝溶液在炉内的停留时间，快速熔炼。为加速熔炼过程，应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料，以便在坩埚底部尽快形成熔池，然后再加出铝锭，使之能徐徐浸入逐渐扩大熔池，加速熔化；在炉料主要部分熔化后，再加入熔点较高、数量不多的合金元素，升温、搅拌以加速熔化，最后降温，压入易氧化的合金元素。2.2添加02%稀土（镧、铈）元素的高硅铝合金的成分设计与熔炼工艺研究化学成分设计成二元高硅铝合金金，试验用Al-30Si混合RE（镧、铈混合）

23、、Al锭，预计制成含RE为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的Al-26Si合金，成分下文记叙。熔炼工艺与2.1所诉熔炼工艺相同。只是此时应该进行精炼，精炼处理温度控制在690730度，精炼剂（充分预热）加入量铝液重的0.150.2%，用钟罩压入，处理时间为35分钟后静止510分钟，扒除浮渣进行浇注，浇注温度为700740度。 2.3加工试样 （1）圆形横截面试样机加工样图见下图 需用符号的说明：符号单位说明L0mm原始标距Lcmm平行长度Ltmm试样总长度s0mm2原始横截面积k-比例系数 rmm过渡弧半径（2）.圆形横截面试样加工尺寸：预测长度直径大于等于4mm,所以按照下图加工

24、d0rk=5.65L0Lc试样编号250.75d05 d0L0+2d0R0120R0215R0310R048R056R065R073R082.4测定力学性能 使用拉伸试验机按照GB/T 228.1-2002金属材料拉伸试验方法测定2.5检测结果检测结果是试验机所示的数据，它包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、最大力。 三 实验3.1方案设计（1）以硅含量为26%的铝硅二元合金为研究对象，分别加入RE制得含量为0.5%RE,1.0%RE,1.5RE,2.0RE的Al-26Si-XRE合金；计划铸造五组样品：组别含量（%）质量（Kg）备注第一组（对照组）02Al-26Si第二组0.52Al-26Si

25、-0.5Re第三组12Al-26Si-1Re第四组1.52Al-26Si-1.5Re第五组22Al-26Si-2Re（2）浇铸柱状试样 为了保证表面的光洁度，此次铝合金浇铸使用金属模具。（3）测定力学性能进行力学实验（应该参照GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验方法，实际由于器材的限制，参照GB/T 228-2002）。（4）综合分析实验数据，得到稀土（镧、铈）加入量对过共晶铝硅合金力学性能的影响规律。3.2试验材料试验所用原材料为：铝锭（99.7%）镧（99.9%）铈（99.9%）Al-30Si(ZL104)3.3配料计算ZL104牌号要求8.0%-10.5%Si 0.17-0.3

26、%Mg 0.2-0.5%Mn 其余为AlCi 合金元素含量 Re合金元素在中间合金中的含量 Ei纯金属加入量Fi纯金属的收得率（烧损率） X炉料总量 A纯铝锭含量 例如：纯铝锭62.13Kg X=62.13/1-(10/13.8+0.4/9.6)-0.25/0.8=230.87kg Al-Mn中间合金 142*0.04/0,096=5.92kg 损料用Mg：142*0.0025/0.8=0.44<0.8为收得率> 补偿回炉料的Mg ：98*0.025*0.2=0.05Kg纯Mg用量；0.44+0.05=0.49 纯铝用量；142-102.9-5.92-0.49=32.7Kg验证；S

27、i%（98*0.1+103.3*0.138）/241.2*100%2、不能任意分解纯铝锭，以纯铝锭为计算依据称纯铝锭的重量A计算出炉料总量x X=A/1-Ci/Bi-Ei/FiAl合金熔剂是Al4.1把它作为含量配料则按成分10%Si 0.25%Mg 0.4%Mn原料；纯铝；Al-00.（Al不小于99.7%）纯Mg 1号Mg不小于99.5%（Mg的烧损率20%）Al-9.6%Mn中间合金Al-13.8%Si中间合金炉料240Kg用回炉料纯铝锭可以任意分解炉料总量为240Kg，其中回炉料98Kg新炉料为240-98=142KgAl-Si中间合金用量142*0.1/0.138=102.9Kg （

28、新料中的纯Si的量=102.9*0.138）142*0.1=102.98*0.138试样计算；1配1kgAl-26Si已知Al-30Si（无杂质） 纯铝X0.04X=熔合前Al-30Si的质量 所以；Al-30Si所需0.96X=960克 960+960*0.4（烧损率）=1344g 纯Al所需 0.04X=40g 40+40*0.13=45.2g2，配1kg Al-26Si-0.5RE（RE为镧铈混合物）已知；Al-26Si（无杂质）镧铈混合物（49%、51%）含14%的杂质 Al-26Si的烧损率为0.4% 稀土元素的烧损率忽略不计 所以x/1.66+（1+0.14）x=(为镧铈混合物所占

29、的比重） 所以当为0.5%时， x=0.008kg所以加入混合物0,009kg加入Al-26Si1.66kg3，配1kgAl-26Si-RE10.99/0.6=1.65kg2X/(1.65+(1+0.4)X)=1%所以X=0.017kg所以加入镧铈混合物为0.019kg加入Al-26Si合金为1.65kg4，配1kgAl-26Si-1.5RE10.985/0.6=1.64kg2X/1.64+1.14X=1.5%所以加入镧铈混合物为0.028 加入Al-26Si1.64kg5，配1kgAL-26Si-2RE<1>0.96/0.6=1.63kg<2>X/1.63+(1+0.

30、14)=2%所以加入镧铈混合物0.038kg加入Al-26Si为1.63kg配得如下五组材料：组Al-26Si(g)Al(g)Re（g）理想(Kg) 实际（Kg）备注第一组138046.4011Al-26Si第二组1322595.611Al-26Si-0.5Re第三组133260.211.411Al-26Si-1Re第四组149067.31911Al-26Si-1.5Re第五组13506123.411Al-26Si-2Re3.4安全技术准备铸造试验场地，选择在西华大学铸造车间。该车间拥有箱型电阻炉、熔炼炉、浇注模具，满足铸造的条件。 工作场地保持干燥，不允许有积水或积油。 工作开始前，操作者按

31、规定穿戴好防护用品，并检查设备的线路或管道等，发现故障，应先行排除。坩埚在使用前进行认真细致检查，若发现有裂纹、严重氧化皮或严重“涨肚”。电路的通电和断电应有指示灯显示。吊出坩埚时应先断电。电阻炉与熔炼炉试运行，观察有无异常反应。采用六氯乙烷精炼时，先开动抽风机。加料时注意使炉料在开始熔化时能自行下降，不得有“搭桥”现象。明确禁止使用未经预热的熔炼工具与合金液接触；禁止将未经预热的冷料加到合金液内；禁止将合金液倒在冷锭模或水泥地面及金属地板上。3.5熔炼3.5.1检查实验器具为提高产品质量，必须清除炉料表面的脏物、油污，锈迹，应在熔炼前除去。3.5.2炉料预热预热一般为350450下保温24h

32、。RE在200250下保温24h。在保证坩埚涂料完整和充分预热的情况下，除易燃材料外的炉料允许随炉预热。3.5.3精炼剂的准备 铝合金的精炼采用六氯乙烷、DSG铝合金除渣除气剂，视试验场地提供。六氯乙烷使用前，置于熔炉旁预热 DSG铝合金除渣除气剂、铝精炼剂ZS-AJ 01C等精炼剂，存放时要防止吸潮，使用前置于熔炉旁预热。3.5.4坩埚及熔炼工具的准备 新坩埚使用前应清理干净，然后加热到600700,保持3060min，再降温到200300，开始喷刷涂料。即将使用的坩埚和熔炼工具用钢丝刷、铁铲、錾子等工具去除坩埚和熔炼工具表面的氧化物、熔渣等污物，并预热到200300，然后在与合金液接触部分

33、的表面喷刷涂料。喷刷涂料后，坩埚应预热到500600，其它熔炼工具预热到200300待用。模具预热200并保持至少十分钟。喷刷涂料后的使用时间，以涂料不脱落为原则，在连续熔炼时，重新清理坩埚，并喷刷涂料。其它熔炼工具涂料脱落后应随时补涂。用后的坩埚和熔炼工具上的金属残渣、氧化皮和熔渣应清理干净，坩埚使用后趁热清理。3.5.5合金熔炼根据坩埚熔炼和炉料重量，按合金锭、中间合金、纯金属的次序陆续加入坩埚并升温熔化。 a. 加RE时，用钟罩将RE压入合金液下部，缓慢转动，搅拌均匀，待RE全部熔化后取出钟罩。 炉料全部熔化后，当合金液温度到690740时，用钟罩分23批将精炼剂压入合金液内，距离坩埚底

34、部1015cm处，缓慢均匀转动，直到反应停止后，取出钟罩。 a.，精炼剂具体加入量根据精炼效果调整。 精炼后，静置1020min，然后去除合金液表面的熔渣，再将合金液直接浇注。 a. 在整个熔炼浇注过程中，合金液的温度不要过高，在短时间内也不应超过750。 b. 合金的熔炼浇注时间要尽量缩短，从合金开始熔炼到浇注完毕平均3h。 c. 精炼后合金液的停留时间，铸造或压铸不超过4h，否则应补充精炼。 d. 补充精炼的温度与浇注温度相同，精炼剂的用量为剩余合金液重量的0.20.4。 e. 在浇注过程中，不得将浇口余料或废铸件随意加入合金液内，否则应重新精炼。 f. 坩埚底的剩余合金液深度小于50mm

35、时，不得再浇注铸件，但可以加入炉料连续熔炼，或倒入新的合金液。 g. 在整个熔炼过程中，尽量少破坏合金液表面的氧化皮，在舀取合金液时，应先将氧化皮扒开，尽量避免将氧化皮带入合金液内。将熔炼好的合金溶液浇注到模具中，风冷后取出。如此，制得五组实验样品 3.6拉伸实验3.6.1制作试件的讨论 原则上试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定横截面的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）可以不经机加工而进行试验。试样原始标距与原始横截面积有关系者称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。原始标距应不

36、小于15mm。当试样横截面积太小，以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的值（优先采用11.3的值）或采用非比例试样。非比例试样其原始标距（Lo）与其原始横截面积（So）无关。使用比例式样时，比例式样与原始横截面积（横截面积最小值）有如下关系： L0=Ks0式中比列系数K通常取值5.65，因为d=15mm，式样总长在夹持时可控制在5d，所以K取5.65是合适的。由于实验计划疏忽，实验时并未标距。拟采用机加工，按金属材料室温拉伸试验方法第六章试样的要求制备试样 采用机加工若试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，它们之间应以过渡弧连接。 3.6.2制作试样 数控机床

37、经检验后为I级准确度。使用数控机床将割取的制件制成截面为直径10mm，长度为110mm，表面精加工的试件，在试件加工完成后，使用游标卡尺在试件两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取算术平均值后，发现机床制得的制件误差小于0.001mm,根据GB/T 228-2002可忽略不计，故视五组试件都为直径相同的标准拉伸式样。 3.6.3实验过程调整试验机。根据铝合金的抗拉强度b和原始横截面面积估算试件的最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。开动试验机，使工作台上升10mm左右，以消除工作台系统自重的影响。调整主动指针对准零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好自动绘图装置。装夹试件。先将

38、试件装夹在上夹头内，再将下夹头移动到合适的夹持位置，最后夹紧试件下端。检查与试车。请实验指导教师检查以上步骤完成情况。开动试验机，预加少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载到零，以检查试验机工作是否正常。进行试验。开动试验机，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出 图的情况。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈”现象。试件断后立即停车，记录最大荷载值，读取计算机所记录的实验数据。3.6.4实验数据 按照标准操作后，得到应力-应变曲线与拉断后的试件图片如下。第一组：拉断后：第二组：拉断后第三组：拉断后：第四组：拉断后：第五组：拉断后：

39、得到实验数据如表：试样号Lc(mm)d(mm)L0(mm)ReH(N/mm2)ReL(N/mm2)n()Fm(Kn)Re(N/mm2)E(N/mm2)FeH(N)FeL(N) Rm(N/mm2)Fe(N)133.00010.92033.00080.0000.000-1.0007.50880.0004767.0387508.2790.00080.0007508.279231.00010.92031.00081.0000.000-1.0007.63381.0005037.5497632.5950.00081.0007632.595331.00010.92031.0000.0000.000-1.00

40、011.51053.0002599.0810.0000.000123.0004920.238431.00010.92031.0000.0000.000-1.0008.51156.0002968.8810.0000.00091.0005242.330531.00010.92031.00077.0000.000-1.0007.。25577.0004439.6707254.5900.00077.0007254.590（两面机加工，圆形横截面，未经热处理、表面粗糙度0.6）页 34四 结果分析第一、 二组对比：由图表可知，Al-26Si-Re与Al-26Si屈服强度保持微弱增加，抗拉强度微弱增加，弹性

41、模量少量增加，最大力保持不变。第一、三组的对比：有图表可知屈服强度下降明显，抗拉强度得到了明显的强化，弹性模量下降明显，最大力增大明显。第一、 四组对比：由图表可知抗拉强度明显增大，屈服强度明显下降，弹性模量下降，最大力基本不变。第一、 五组对比：由图表可知屈服强度保持微弱下降，抗拉强度微弱下降，弹性模量少量增加，最大力基本持平。Re、Rm、E、Fm随着添加RE的增加而变化的折线图：随着Re加入量的增加(0.5%2.0%),0.5%时材料性能并未发生可观的改变；材料的抗拉强度在1.0%时达到峰值，随后逐渐下降，在2.0%时基本持平未加入时的性能，屈服强度在1.0%时下降明显随后缓慢上升，弹性模

42、量在0.5%时微量上升，随后一直低于未加入时水平，在2.0%时基本持平。五 结论以Al-26Si本身的力学性能做参考添加RE（镧、铈）能够改变Al-26Si的力学性能。在RE含量为1.0%效果明显。在2.0%时影响趋近于零。RE对铝硅合金的抗拉强度有明显的增强作用，在含量为1.0%时达到最佳。对铝硅合金的其他力学性能有明显的减弱作用。六 收获 本文探究了RE含量对铝硅合金的影响，我认识到材料成分的组成对材料的性能的影响，同时材料的组织结构与制备工艺流程也非常重要。材料试验让我被迫的查询了很多资料文献，并且很多文献熟悉之后才发现对试验并没有什么用。但是看了很多文献之后发现看懂的其实不多，这意味着专业知识的匮乏将让试验进行举步维艰。我们的确有相应的课程训练，但是当我离开纸面的设计，去动手做时，才发现许多问题之前没有考虑到，但是遇到后，没有时间更改或者一时没有解决办法，等解决问题后，却没有机会更正。例如铸造时精炼的实际操作，浇铸，我们一无所知，幸好由于比较危险，所以老师在第一次操作时全程监督指导，但是由于第一次浇铸，经验不足，浇铸的产品很多都有气孔，但是没有机会进行第二次铸造，这非常遗憾，也令后续的试验带来了诸多不便，影响了实验数据的可信度。对于力学性能只做了拉伸试验，并没有将所有性能全部测试，非常遗憾。小组合作让我学会了如何高效