鋁硅合金初晶硅與共晶硅同時(shí)變質(zhì)處理的研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步，制造業(yè)的飛速發(fā)展，人類物質(zhì)生活不斷提高，出現(xiàn)了資源和能源逐漸枯竭，生存環(huán)境逐漸惡化的嚴(yán)重問(wèn)題。這要求使用可持續(xù)發(fā)展的材料。另一方面，在節(jié)能、節(jié)材的要求下，材料又向著輕量化方向發(fā)展，以減輕自重、提高功率質(zhì)量比，達(dá)到高速、高效、節(jié)能和減輕污染的目的。 本文研究的鑄造過(guò)共晶鋁硅合金就是符合可持續(xù)發(fā)展的材料之一。因?yàn)閺倪^(guò)共晶鋁硅合金的性能來(lái)看：它具有優(yōu)異的低膨脹性能，有很高的耐磨性、耐蝕性、較小的比重和良好的導(dǎo)熱性。因此

2、，它被廣泛的應(yīng)用于汽車、航天等領(lǐng)域。在汽車工業(yè)方面，研究開發(fā)高性能的汽車材料成為汽車工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要課題，別是關(guān)鍵零部件材料，如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、轉(zhuǎn)子等。但是長(zhǎng)期以來(lái)，困擾和限制過(guò)共晶鋁硅合金應(yīng)用的主要問(wèn)題是這類合金的缺點(diǎn)：過(guò)共晶鋁硅合金的微觀組織中通常存在較粗大的不規(guī)則初生硅和針狀共晶硅，這些較粗大的硅相隨機(jī)地分布在合金的基體中，嚴(yán)重地割裂了合金基體，在外力作用下，合金中的硅相尖端和棱角部位易引起局部應(yīng)力集中，從而明顯降低了合金的力學(xué)性能

3、，尤其是影響其塑性及耐磨性的提高。此外，采用過(guò)共晶鋁硅合金材料制造的各種零部件在機(jī)械加工過(guò)程中，合金中硬而脆的初生硅相還會(huì)加快機(jī)加工刀具的磨損，同時(shí)機(jī)加工后零部件的表面光潔度也很差，無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，因而過(guò)共晶鋁硅合金在工業(yè)上未能得到廣泛的應(yīng)用。而經(jīng)過(guò)復(fù)合變質(zhì)處理的過(guò)共晶鋁硅合金中的初生硅和共晶硅明顯細(xì)化，這些均勻分布在基體中的細(xì)小塊狀初生硅明顯地改善了該合金的力學(xué)性能。因此，研究過(guò)共晶鋁硅合金復(fù)合變質(zhì)效果、變質(zhì)機(jī)制及生長(zhǎng)方式具有

4、極其重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。 針對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金晶硅的細(xì)化變質(zhì)問(wèn)題，本文研究了不同體系變質(zhì)劑對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金中晶硅細(xì)化的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了Al-P-RE-Sr 是變質(zhì)效果較佳的復(fù)合變質(zhì)劑。用此復(fù)合變質(zhì)劑對(duì)過(guò)共晶Al-30wt.％Si 合金進(jìn)行了變質(zhì)，得出了較佳的變質(zhì)處理工藝參數(shù)。并對(duì)復(fù)合變質(zhì)的過(guò)共晶鋁硅合金進(jìn)行了性能分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Al-P 合金，RE，Al-Sr 合金在900℃分別對(duì)Al-30wt.％Si 合金進(jìn)

5、行變質(zhì)處理，粗大板條狀初晶硅和粗大針狀共晶硅分別得到細(xì)化，細(xì)化后初晶硅呈塊狀，平均尺寸為22μm，共晶硅呈纖維狀。用Al-P-RE、Al-P-Sr、Al-P-RE-Sr 復(fù)合變質(zhì)過(guò)共晶Al-30wt.％Si 合金時(shí)，初晶硅和同晶硅都可得到同時(shí)細(xì)化，初晶硅被細(xì)化成小塊狀的同時(shí)共晶硅也被細(xì)化成了纖維狀。此外RE具有促進(jìn)Al-P 合金進(jìn)一步細(xì)化初晶硅的作用，并可使初晶硅的棱角得以鈍化。同時(shí)Al-P-RE-Sr 復(fù)合變質(zhì)劑具有良好的變質(zhì)長(zhǎng)效性和

6、重熔性，在保溫7h時(shí)或重熔5 次后，初晶硅的平均尺寸不超過(guò)36μm，共晶硅的形貌為纖維狀。在非平衡凝固條件下，過(guò)共晶鋁硅合金中共晶點(diǎn)在水平方向的向右偏移量? CE 表達(dá)式為：當(dāng)加入0.8％Al-P+0.8％Al-Sr+1.2％RE 復(fù)合變質(zhì)劑時(shí)，Al-30wt.％Si 合金共晶點(diǎn)在水平方向的向右偏移量為1.3wt.％。經(jīng)Al-P-Sr-RE 變質(zhì)后，HB 由未變質(zhì)前的70.97提高到90.81；b σ 達(dá)到最大值245.2 Mpa，比未