无凝固收缩铝硅合金的组织细化

研究了P和RE与熔体温度处理对无凝固收缩铝硅合金组织的影响.结果发现:P只能细化合金的初生硅、对共晶硅没有明显影响,RE不仅能细化合金的初生硅、而且也能细化共晶硅,但其对初生硅细化的效果比P弱.无凝固收缩铝硅合金的初生硅尺寸先随P-Cu和RE加入量的增加而减小,细化剂加入量增加到一定值,初生硅尺寸又随细化剂P-Cu和RE加入量的增加而增大.单独加入P和RE,无凝固收缩铝硅合金的初生硅从270 μm细化到55μm和80μm;同时加入P和RE,合金的初生硅可最小被细化到35 μm;P和RE与熔体温度处理综合作用后,合金的初生硅被细化到了15 μm以下.     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

Al-25％Si合金过热处理后的凝固行为和组织研究

研究了熔体过热温度、冷却速度及浇注温度对Al-25％Si合金凝固形核温度、初生硅尺寸和数量分布的影响.结果显示,过热温度增加、冷却速度增大均会影响初生硅形核温度.随过热温度升高,形核温度增加,直至1 000℃过热后形核温度降低.增加冷却速度使形核温度进一步升高.不同冷却速度下,初生硅相尺寸和数量随过热温度增加以相同规律变化,1 000℃时尺寸细化达到最小值,数量达到最大值.冷却速度对初生硅尺寸的影响与过热温度有关,低过热温度下,增加冷却速度有利于初生硅相尺寸细化,过热温度升高,冷却速度对尺寸的影响逐渐减小.熔体过热处理对初生硅相的影响还与浇注温度有关,降低浇注温度,初生硅尺寸粗化,同时硅颗粒数量减少.Al-25％Si合金熔体高温过热处理后在850℃浇注,能够将初生硅相尺寸细化至30μm以下.     

高硅含量过共晶铝硅合金半固态重熔组织演变

采用水淬实验研究熔铸法制备的Al-25%Si合金半固态重熔组织演变,对初生硅相的尺寸、形态和体积分数进行定量统计和表征。结果显示:在共晶温度以上保温过程中,合金组织经历了共晶硅的粒状化和溶解、初生硅相熔断和尖角钝化以及形态圆整化3个阶段。初生硅相在重熔过程中发生"Oswald"熟化粗化,尺寸增加,同时形状因子增大,体积分数减小。合金在590~600℃保温30~50 min,初生硅尺寸粗化速率缓慢,形态圆整并且体积分数可控,可以满足半固态加工要求。尺寸粗化速率常数K与合金的初始凝固冷却速度和加热温度有关。其中,在钢模中凝固的合金的K值为23.83~38.88μm3/s,且随加热温度升高,K值减小;铜模中凝固的合金K值为10.91~19.87μm3/s,温度升高,K值增大。     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

混合稀土变质对A390铝合金组织的影响

在铸造A390铝合金中,加入混合稀土作为变质剂,采用光学显微镜研究了变质剂对组织的影响.结果表明,A390合金经混合稀土变质后,初生硅棱角钝化,尺寸明显减小；其变质效果与变质剂的加入量有关,当加入0.24％的混合稀土时,效果最为显著,初生硅尺寸由原来的175 μm减小到28 μm左右,并简要探讨了其变质机理.     

磷盐复合变质和试棒尺寸对Al-30Si铸态组织的影响

试验研究了磷盐复合变质和试棒尺寸对Al-30Si铸态组织的影响。结果表明:磷盐的加入使合金组织中的初生硅和共晶组织都得到了细化,并随着磷盐加入量的增加,初生硅的尺寸逐渐减小;当加入量达到1%时初生硅的尺寸最小,从原来的200μm减小到30μm以下,再增加磷盐的加入量初生硅的尺寸变化不大,反而气孔缺陷增多。尴15mm的试棒由于尺寸较小,心部和外部的组织变化不大;尴75mm的试棒的组织,从外部到心部初生硅的尺寸渐渐增加,从40μm增加到60μm,且αAl的数量增多。     

搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响

对Cu-9%P中间合金变质的Al-20%Si合金熔体进行了搅拌处理,研究了搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响。研究表明:机械搅拌使Cu-P合金周围形成的Al P细小,同时使其弥散地分布于Al-Si合金熔体中,作为初生硅的结晶核心。随着搅拌时间的增加,初生硅由棱角尖锐、粗大的块状变为尖角钝化的颗粒状,搅拌时间从8 min增加到28 min时,初生硅尺寸由56.56μm减小到21.74μm,试样的抗拉强度由96.2 MPa增加到164.3 MPa,提高了70.8%,伸长率由1.5%提高到2.5%,提高了66.7%。     

CDS及导流器对Al-20%Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术和冷却导流器(CC)制备Al-20%Si(质量分数)合金,研究导流器角度及浇注温度对CDS制备Al-20%Si合金初生硅相的影响。结果表明:CDS和导流器均能细化初生硅相,且与常规的CDS过程相比,引入导流器可以更好地细化初生硅相,且随着导流器角度的减小,细化效果变好。采用820℃的Al-30%Si与660℃的纯铝混合,导流器角度为30°,浇注温度为630℃时,可以得到平均尺寸仅为18.8μm的初生硅相,且其分布均匀。分析认为:CDS可以减小初生硅相生长前沿的成分过冷,而导流器可以进一步促进液体的强迫对流,使熔体中温度场和浓度场更均匀,从而改善初生硅的尺寸、形貌及其分布。     

超声振动对过共晶Al-Si合金半固态浆料凝固组织的影响

研究超声振动制备过共晶Al-Si合金半固态浆料中工艺参数对半固态浆料组织的影响规律.利用A390铝合金熔体,超声振动至液固相线温度区内制浆,研究超声振动时间、振动后保温及空振比等不同条件下半固态浆料的组织变化.结果表明:超声振动后初晶Si可细化到20 μm左右:浆料在保温过程中,初晶Si粒以8μm/min的平均速度快速长大,2 min内初生Si晶粒仍保持较好的圆整度;2 min后初生Si晶粒慢慢恶化;在1℃/min的冷却速度下,在0.5～10 min的振动时间范围内,初生Si以小于2.5 μm/min的速度缓慢长大;当超声振动的空振比为0.5时,初生晶粒的细化效果最好.