锑对铝硅合金变质效果的炉前快速热分析研究

利用炉前快速热分析系统研究了锑(Sb)对Al Si7Mg合金中共晶硅的变质效果。借助热分析曲线和金相组织,研究了Sb的不同加入量及保温时间对合金的影响。与未变质时相比,加入0.1%~0.25%Sb后,合金的共晶生长温度TEG分别降低5.0~7.8℃,并出现明显的共晶再辉温升。保温时间由0.5 h增加至2.5 h,共晶硅相逐渐变短。当合金以较慢速度冷却时,Sb变质后的共晶硅在厚度方向上有一定程度的减小,而提高冷速会使变质效果显著提升,共晶组织呈现纤细的短棒状甚至近球形。Sb的加入会增加合金液相的过冷倾向,当变质剂含量增至0.2%后,少量Sb会以Mg_3Sb_2的形式在晶界析出。     

Al-7Si-0．3Mg合金的RE和Sb复合变质

对Al-7Si-0.3Mg合金进行了Sb和RE复合变质研究.试验结果表明,Sb和RE复合变质可使合金中的共晶硅显著细化,RE加入量增加可使共晶硅出现分枝及向纤维结构转变;差热分析表明,单一Sb和RE变质及Sb、RE复合变质与未变质合金相比,共晶硅析出温度明显降低;以50 ℃/min速度冷却时,0.15%的RE变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低7 ℃,0.15%的Sb 变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低5 ℃,0.15%的Sb 0.15%的RE复合变质时,共晶硅析出温度与0.15%的Sb 变质时接近.Sb促进了共晶硅的形核与细化,RE则促进了共晶硅的分枝与纤维化,复合变质比单一变质(Sb或RE)具有更好的变质效果;Sb和RE复合变质后,合金的力学性能显著提高,特别是伸长率.     

过共晶铝硅合金变质处理的研究进展

综述了过共晶铝硅合金变质处理及其细化变质机理的研究进展.采用含磷化合物或含磷合金等细化变质处理过共晶铝硅合金中的初晶硅已取得了良好的效果;变质元素Na、Sr、Ba、Te、Sb、S、Y、Ca、Bi、As、Ce、Nd、RE等元素对共晶硅具有较好的细化变质作用;近年来,同时添加磷和混合稀土复合变质剂,既能细化初晶硅,又能细化共晶硅.寻求具有良好双重变质效果的复合变质剂,深入探讨变质机理已成为今后努力的方向.     

Ce及变质工艺对ZL101A合金组织的影响

研究了Ce加入量、保温时间、变质温度和冷却速度对ZL101A合金组织的影响.实验结果表明,在金属型铸造条件下,加入质量分数为0.8%左右的Ce时,ZL101A合金具有最佳的变质效果,共晶硅全部变为细小点状,而且保温6h仍有一定的变质效果;适当提高变质温度可以减少稀土Ce的用量,最佳变质温度为760℃;冷却速度对变质影响很大,当冷却速度为0.8℃/s时没有任何变质效果.     

稀土La＋Sr复合变质对ZL101A合金组织的影响

研究了稀土La Sr复合变质对ZL101A合金共晶硅形状的影响.分析了复合变质剂加入量、变质温度、保温时间和冷却速度对合金组织的影响.结果表明,当Sr加入量为0.015%时,加入0.2%的La即可达到很好的变质效果,显著减少了稀土用量.另外,复合变质不但解决了Sr的潜伏期问题,而且还使ZL101A合金在变质时对温度的敏感性降低,在720℃就可完全发挥变质作用.复合变质后,晶粒能够细化到0.5 mm,比单一稀土细化效果更好.同时得出,冷却速度越快变质效果越好.     

Sr-PM复合变质过共晶铝硅合金

研究了PM和Al-10Sr复合变质过共晶铝硅合金A390.考察了复合变质剂的加入顺序、加入量以及变质的长效性.试验发现:PM和Sr复合变质剂的加入顺序对过共晶铝硅合金A390变质效果影响很大,先加入PM变质剂,后加入Sr变质剂,变质后初晶硅呈现开花状形貌,共晶硅为细小的圆点状;先加入Sr变质剂,后加入PM变质剂,初晶硅变质效果明显优于单独PM变质效果.加入PM质量分数为1%时,Al-10Sr变质剂的最佳加入量为合金质量的0.4%,变质后初晶硅平均尺寸可达到35 μm,而且PM与Sr复合变质具有很好的长效性.     

锶变质铝硅共晶合金中“临界饱和变质冷却速度”现象的研究

采用新型的连续定向凝固装置考察了不同冷却速度下锶变质Al—Si共晶合金的共晶硅形貌及合金的强度性能。研究发现:当冷却速度大于某一阈值后,继续增加合金的冷却速度,共晶硅尺寸几乎不再变化;强度值也不再增加。且提出了“临界饱和变质冷却速度”的概念。     

稀土复合变质处理对Al-Si合金性能的影响

采用Ce-La复合稀土对Al-20%Si合金进行变质处理,考察了稀土复合变质对Al-Si合金力学性能、耐磨性能的影响,研究了冷却速度对合金力学性能的影响。结果表明:Ce-La复合变质剂对Al-20%Si合金具有双变质作用,当稀土Ce的添加量为0.5%,La的添加量为0.6%时,Al-Si合金的力学性能最好,抗拉强度和伸长率分别为268.5 MPa、0.52%;Ce-La复合变质剂能细化合金,提高合金耐磨性;稀土共晶硅对冷却速度一定程度上较为敏感,冷却速度的提高可以有效细化合金。     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

冷却速率和Er-Zr含量对Al-7Si-0.3Mg合金共晶组织的变质作用

采用复合添加Er、Zr元素变质处理了Al-7Si-0.3Mg合金,通过控制冷却速率和Er、Zr元素添加量来变质合金中粗大的针片状共晶硅相。采用金相观察、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射及能谱分析等测试分析手段研究了Er、Zr元素对Al-7Si-0.3Mg合金中共晶硅相的变质作用,并探讨了Er、Zr复合变质机理。结果表明,当添加0.15wt%Er和0.15wt%Zr时,合金中的共晶硅相得到明显细化,不同的冷却速率也能显著改变共晶硅相形貌。当冷却速率为250～300℃/s并添加0.25wt%Er和0.25wt%Zr时,合金中共晶硅相变质为细小的纤维状。     

RE-Ba-Sb复合变质对4004铝合金组织与性能的影响

4004铝合金具有良好的可焊性。然而,由于其Si含量较高,在凝固过程中会形成粗大的Si相而降低该合金的塑性,从而降低箔材的成品率。为了提高该合金的塑性和成品率,采用RE?Ba?Sb对4004铝合金进行复合变质处理。作为对比,对该合金亦采用不同含量稀土进行变质处理。对于单一稀土变质处理,当稀土加入量为0.2%时,材料的组织和性能达到最佳,此时材料的的抗拉强度为194 MPa,伸长率为5%。对于RE?Ba?Sb复合变质处理,变质剂的最佳加入量采用正交设计的方法而进行优化。结果表明,RE的加入量影响最大,其次是Ba的加入量,Sb的加入量影响最小。三种元素的最佳加入量分别为RE 0.01%,Ba 0.3%,Sb 0.05%,此时材料的抗拉强度为224 MPa,伸长率为6%。且复合变质中RE的加入量约为单一RE变质加入量的1/20。     

P和Sr对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

研究了0.05%P、0.06%Sr及P和Sr复合加入对过共晶Al-20Si合金组织及力学性能的影响。结果表明:在合金中加入P时,合金的初生硅被显著细化;在合金中加入Sr时,合金的共晶硅被显著细化,且初生硅也被略微细化;P和Sr复合加入时,合金的初生硅和共晶硅同时得到细化,其中初生硅呈颗粒状,大部分共晶硅呈纤维状,且各相分布均匀;当镦粗比为70%时,合金的抗压强度较未变质的试样提升了14.4%。     

Sr-Ca复合变质对A390铝合金微观组织的影响

研究了Sr-Ca复合变质对A390铝合金显微组织中初生硅相、共晶硅相、初生α相和金属间化合物相数量、尺寸和形貌变化的影响规律。结果表明,Sr-Ca复合变质体现为协同作用,少量Ca的加入不仅减缓了Sr在熔体中的烧损,降低了Sr烧损率,而且抑制了Sr对初生硅相的粗化作用。在A390铝合金中Sr的主要作用是变质共晶硅相和细化θ相,Ca的主要作用是变质初生硅相和初生α相。当联合添加0.05%Sr-Ca且Sr、Ca原子比为5:1时,获得了最佳组织形态,其中初生硅相、共晶硅相、初生α相均较0.05%Sr单独变质时有明显改善。     

ZL101合金的变质

采用扫描电镜, 对ZL101合金的Sr变质效果与保温时间、 Sr含量及晶粒尺寸的关系进行了研究. 结果表明 ZL101共晶硅的Sr变质具有长效性, 且达到最佳变质效果前有一时间间隔;加入的Sr量有一临界值, 超过此值, 变质效果变化不明显; 若共晶硅越细小, 变质效果则越好, 达到最佳变质效果的时间也随之缩短.     

变质处理和快速冷却对Al-27Si合金初晶硅细化的研究

采用添加变质剂和快速冷却相结合的方法,改善Al-27Si合金初晶硅的形貌和尺寸,并借助光学显微镜OM、分析软件Image Plus对初晶硅的尺寸、形貌、圆整度、粒度分布等进行了统计和分析。结果表明,细化Al-27Si合金初晶硅尺寸效果较好的变质处理和快速冷却的工艺为:变质剂添加量0.09%,变质温度880℃,变质时间30 min,型腔内径准10 mm的冷却模具。同时得到对初晶硅尺寸的影响因素,由大到小的顺序是:变质剂的添加量>冷却速度=变质时间>变质温度。     

铝硅合金用高效无公害磷复合变质剂(SR—813)

本文在过去研究工作的基础上,通过系统研究及采用正交法进行多方面指标比较,研制出一种新型高效、无公害磷复合变质剂(简称SR—813),经实验室试验及生产实践证实,无论砂型或金属型铸造,当其他工艺参数不变(加入方法、加入量、温度、冷却速度等)时,采用SR—813处理能获得稳定的变质效果,最突出的优点是耐磨性显著增加。     

富铈混合稀土对铸造A356合金微观组织的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析手段,研究富铈混合稀土(MM)对A356合金晶粒细化作用和变质效果,讨论MM加入量对合金中稀土化合物相成分、形态及分布的影响.实验结果表明,MM加入可以显著细化α-Al晶粒并减小二次枝晶间距;当加入0.1%～0.8%MM时可以对共晶硅起到较好的变质作用,但当MM加入量>0.8%时,变质效果减弱.混合稀土的加入会导致组织中形成热稳定性较高的Al-Si-Mg-RE(La,Ce)化合物相,主要呈粒状、条状和块状并沿晶界分布.     

磷、锶复合变质对Al-24%Si合金组织形貌的影响

探讨了磷、锶及其复合变质加入顺序对Al-24%Si合金组织形貌的影响。结果表明:磷对初晶硅的细化起作用;锶对共晶硅起细化作用,但能裂解初晶硅。先加磷后加锶复合变质时,共晶硅呈圆点状,细化作用较单一锶变质时好,但对初晶硅的细化变质效果不明显;先加锶后加磷复合变质时,初晶硅的尺寸更加细小,其变质效果较单一磷变质好,但对共晶硅的作用不明显。     

变质处理对A356合金性能的影响

研究了稀士Ce变质及Ce+Sr复合变质对A356合金性能的影响.分析了变质剂加入量对A356合金组织和性能的影响.研究结果表明,在采用金属型铸造的条件下,加入0.5％Ce变质或者采用0.05％Sr+0.45％Ce的复合变质均能达到最佳的变质效果.由于变质剂的加入,使得合金的晶粒尺寸减小,晶粒平均尺寸由未变质时的约4mm降低到变质后的约1mm.扫描电镜结果表明,共晶硅的产生都是在铝相的狭缝中,同时也证明复合变质的效果更优.     

INFLUENCE OF ADDITIVE Sr OR Sb ON MODIFICATION OF Al-Si ALLOYS

本文借助扫描电镜、电子探针等分析手段,详细地考察了Sr,Sb对纯度不同、成分不同的Al-Si合金在不同冷速下的变质作用,作出了五种Al-Si合金的含Sr(或Sb)量-冷却速度-显微组织的诺谟图,可供生产现场选择最佳加Sr、加Sb量作依据。实验结果表明,Al-Si合金加Sr后变质存在一个变质阈值,超过这个阈值时,即便在投缓慢的冷速(4.5℃/min)下,仍能获得完全变质的组织。这个变质阈值随着冷速的减慢而增大。Sr,Sb均能消除硅晶体的非自发形核基底,阻止初晶硅析出,但对共晶硅生长形态的影响不同。