过共晶Al-Si合金对Al-Si合金的变质作用

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Al-Si合金具有优良的力学性能和铸造性能,广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域。随着Si含量的增加,未变质处理的Al-Si合金中会出现的粗大的板片状共晶硅和多角状初晶硅相,严重地损害了材料的性能。因此,铸造Al-Si合金的细化变质问题得到了人们的普遍关注。
　　工业上传统变质方法有很多缺点,比如变质剂的加入量需严格控制;外来质点的加入,使金属外来颗粒及夹杂增多;对于Si含量过高的Al-Si合金,其细化变质效果明显减弱;一些变质剂会对环境造成污染。
　　本文向Al-Si合金液中添加少量过共晶Al-Si合金,研究浇铸温度、变质温度及变质时间对Al-Si合金的影响,并对变质机理进行了初步探讨。实验结果表明:(1)向铝合金液中加入1wt％过共晶Al-20%Si中间合金,亚共晶Al-Si合金的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al-12%Si合金的变质效果较弱;(2)浇铸温度对Al-Si合金显微组织影响较大,适当降低浇铸温度,有利于铸件组织的细化;(3)变质温度低有利于颗粒状Si增多,α-Al枝晶组织的形成长大得到抑制;(4)过共晶Al-Si合金对亚共晶Al-Si合金的变质具有长效性。
　　本文还研究了高温过共晶Al-Si合金熔体和低温亚共晶Al-Si合金熔体混合后对Al-Si合金微观组织和力学性能的影响。实验结果表明:(1)等质量的高温过共晶Al-30%Si合金熔体与低温亚共晶Al-7%Si合金熔体混合,制备了Al-18.5%Si合金。合金组织中共晶Si呈细密的纤维状,初生Si呈细小的块状,且大小和分布均匀。(2)两种熔体混合前温差越大,变质效果越佳,初晶Si尺寸细小,分布均匀。共晶Si呈点状或短针状;(3)随着静置时间的延长,初晶Si的尺寸增大。静置3min以后,初晶Si分布不均匀,硬度增加很快,因此静置时间不宜过长。(4)浇铸时冷却速度对合金组织有明显影响,快冷有利于抑制初生硅的析出,增强变质作用,而慢冷有利于粗大组织的恢复。

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作者
张凤巍;
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作者单位

湘潭大学;

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授予单位湘潭大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名李智;
年度 2009
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类合金铸造;
关键词
铝-硅合金; 铸造工艺; 过共晶铝-硅合金; 变质机理; 微观组织; 力学性能;

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