超声振动对近共晶Al-Si活塞合金凝固组织的影响

研究了超声振动对Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.45Fe合金凝固组织的影响。结果表明,经超声振动的合金中,初生硅形貌由长条状转变为多边形状,并得到了显著细化。其中空化效应产生的大过冷度引起的异质形核和生长时间缩短是初生硅细化的主要原因。随着超声功率的增加,初生硅由长条状转变为短棒状,α-Al₅FeSi相由块状转变为半圆形态。共晶硅和金属间化合物形态的演变和细化主要是由空化效应引起的固体破碎、均匀的溶质分布、均匀的温度场及共晶生长时间的缩短造成的。     

高强超声场对Al-Si活塞合金凝固特性及显微组织的影响

通过对Al-11.5Si-4Cu-2.6Ni-1Mg-0.45Fe的活塞合金熔体进行超声均匀化处理(处理温度720℃,超声功率分别为0,900,1500,2400,3000 W),研究了施加到熔体的超声功率对合金凝固特性及显微组织的影响,提出了一种合金凝固冷却曲线特征值提取的数据处理方法,即运用Matlab软件对冷却曲线的一阶微分进行算术平均值过滤,二阶微分进行离散傅里叶变换过滤,采用微分热分析法快速提取冷却曲线特征值;对实验结果和冷却曲线分析发现,随着施加到熔体的超声功率的增加,初生Si析出温度、共晶反应温度升高,凝固进程加快;初生Si尺寸逐渐减小,形状越趋于圆整,体积分数降低,共晶硅长度逐渐缩短且发生钝化,α-Al相树枝晶二次枝晶间距增大,在超声功率1500 W时有明显的等轴化趋势。但功率提高到3000 W时,初生Si有明显的粗化趋势。超声能量的施加,影响了凝固过程,达到了细化初生Si和共晶Si,改善α-Al相形貌的目的。     

超声振动对活塞用近共晶铝硅合金硅相形貌及生长机制的影响

采用热分析法获得了活塞用合金Al-11.5Si-4Cu-Mg-2.6Ni-0.45Fe(质量分数)初生硅、共晶硅的析出长大温度,通过液淬法得到了合金凝固瞬间组织。研究了超声振动对合金初生硅、共晶硅形貌的影响,并对超声振动下初生硅、共晶硅的形核长大机制进行了简单分析。结果表明:在合金液相线以下施加超声振动可以减小初生硅的尺寸,促进初生硅的析出,改善初生硅的形貌并减小初生硅的长大速率;超声振动也可以促进共晶硅的析出,使共晶硅由长针状转化为短棒状,且超声振动后共晶硅基本在α-Al枝晶周围形核。