铝硅熔体中富集初晶硅提纯硅

采用电磁搅拌结合定向凝固技术将过共晶铝硅合金中的初晶硅和铝硅合金分离,并研究不同的杂质元素在铝硅体系中的分布特点。结果表明：杂质元素主要分布在铝硅合金以及铝硅合金和初晶硅的晶界中。同时,根据初晶硅富集区域不同位置硅含量的不同,初晶硅的形貌由鱼骨状变成板状和球状,并且随着样品中不同位置硅含量的增多,初晶硅中的杂质含量降低。样品底部杂质的含量约为10×10^-6,与原料冶金级硅中的杂质含量1248.47×10^-6相比,杂质的去除效果很好。     

无凝固收缩铝硅合金的研制

研究了铝硅合金凝固收缩率与硅含量的关系和无凝固收缩铝硅合金的力学性能.结果发现:铝硅合金的凝固收缩率随硅含量增加而减小,在硅含量为25%时,其凝固收缩率为零.熔体温度处理可大大提高无凝固收缩铝硅合金的力学性能,熔体温度处理后无凝固收缩铝硅合金在铸态和T6处理下的硬度分别达到了119HB和161HB.熔体温度处理后无凝固收缩铝硅合金的耐磨性远高于45钢,其耐磨性在铸态和T6处理下分别为45钢的1.79倍和4.25倍.     

高低温熔体混合处理对过共晶铝硅合金凝固组织的影响

采用高低温熔体混合处理工艺研究了熔体混合温度和混合后的保温时间对Al-20%Si过共晶铝硅合金凝固组织的影响。熔体混合处理过程中,高温低硅熔体倒入低温高硅熔体进行混合。研究结果表明,熔体混合处理后,Al-20%Si过共晶铝硅合金具有过共晶和亚共晶铝硅合金的组织特点,而初晶硅和α(Al)固溶体同时得到细化。     

亚共晶铝硅合金熔体处理工艺的交互作用

综述了亚共晶铝硅合金熔体处理过程中存在的原始炉料状态、细化处理和变质处理之间的交互作用行为 ,及其对合金性能的影响 ,指出明确并控制“原始炉料 -熔体 -制品”系统转变过程是提高铸造铝合金性能的关键 ,要合理制定熔体处理工艺必须综合考虑原始炉料的遗传效应、各种熔体处理方法以及这些因素之间的交互作用     

超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响

研究了超声波熔体处理方法对纯铝铸锭凝固组织的影响，分析了没有添加除气剂不进行超声波处理、只添加除气剂不进行超声波处理、既添加除气剂又进行超声波处理的情况，以及超声波对纯铝凝固组织影响的原因。研究结果表明，采用合适的超声波振动处理时间，可以提高铸锭晶粒的细化率。     

真空定向凝固去除硅中杂质铝的研究

Al是硅中的主要杂质元素之一,通过真空定向凝固去除硅中的Al,在工业化提纯多晶硅中得到广泛应用。采用纯度为99.98%、铝含量为1.54×10-6的硅为原料,在500kg铸锭炉内进行提纯试验。结果表明,杂质Al的去除效果明显,Al的含量最低可以降低到2.8×10-8,去除率达98.2%。通过对过程分析后发现,在采用铸锭炉进行提纯试验的过程中,杂质Al的去除主要是通过定向凝固提纯过程中的分凝与真空挥发共同作用完成的。     

熔体搅拌Al—12.0%Si合金的组织细化

通过研究不同熔体交变搅拌工艺对Ａｌ－１２．０％Ｓｉ合同观组织的影响发现，从高干熔霜温度开始对熔体的持续搅拌，不仅可以球化，细化合金的实生相。细化晶粒，而且可以有效地细化共晶硅。这归因地熔体体结构及特性的变化。     

Si-Sn合金精炼-定向凝固过程硅的分离和提纯

采用Sn-Si熔析体系,利用工业规模多晶硅铸锭炉通过控制温度梯度和热场上移速率进行定向凝固处理,研究硅锭的形貌特征、组织结构和提纯效果。结果表明:在定向凝固过程中析出了连续密实的硅晶,且晶体硅与金属熔析剂之间形成了平坦稳定的相界面,实现晶体硅与金属熔析剂的有效分离。晶体硅经过混酸酸洗后,总金属杂质含量由58.3×10-6降低为7.6×10-6,去除率可以达到87%;非金属P含量由50.12×10-6降低为8.48×10-6,去除率大于80%。因此,Si-Sn合金精炼与定向凝固过程复合,解决了硅与金属熔析剂的有效分离问题,同时也实现了杂质的高效去除。     

快速凝固过共晶铝硅合金材料的研究进展

快速凝固技术是改善过共晶铝合金组织和提高其性能的有效手段,快速凝固过共晶铝硅合金是具有巨大应用潜力的活塞材料。对快速凝固过共晶铝硅合金材料的成分、组织结构特点,制备理论及工艺,性能及其强化机理进行了综合评述。     

铝硅合金中铁相的凝固行为及其影响因素

总结了影响铝硅合金中铁和凝固行为的各种因素,并对各种不同的观点作了分析讨论。     

对3种典型铝硅合金熔体温度处理的对比分析

对3种典型成分的铝硅合金(Al-20%Si、Al-12%Si和Al-7%Si)进行了熔体温度处理凝固组织变化规律的比较研究.结果表明: 在Al-12%Si共晶合金熔体处理组织中存在α枝晶与初晶硅共存以及α枝晶在一定处理条件下可以完全消失的现象; 3种成分Al-Si合金的α枝晶及初晶硅的形态尺寸随过热温度、静置时间增加出现周期性的变化规律, 出现最小尺寸的温度、时间并不完全一致; 熔体温度处理对Al-7%Si中枝晶大小、形态等有一定影响, 但细化效果不明显.在铝硅合金中, 硅原子微观有序团簇和铝有序偏聚原子团簇可能存在于不同的温度区间, 铝有序偏聚原子团簇存在的温度区间更靠近温度轴, 硅原子微观有序团簇具有比铝有序偏聚原子团簇更强的结合能.     

快速凝固铝硅合金粉末加热过程中硅颗粒的粗化行为

利用差示扫描量热仪(DSC)、电子显微镜等设备对Al-12.8%Si合金粉末的原始状态及热处理后的状态进行了分析。发现其显微组织有两个连续的变化过程:在156℃时,固溶在基体Al中的过饱和Si开始析出,并在340℃发生粗化,随着加热温度的升高,粗化现象仍然存在。另外,对Si颗粒的粗化机理进行了研究,发现其粗化符合经典的LSW理论。     

Effect of low temperature melt on solidification structure of A356 alloy with melt thermal treatment

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｓ ,ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌｏｎｔｈｅｆｉｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ[1～ 6] .Ｔｈｅｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ(ＭＴＴ)ｉｓｓｕｃｈａｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｏｌｉｄｉ ｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃ…     

Thermodynamics of effect of modification on microstructure o f Al-Si alloy melt

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅＳｉｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙａｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＳｉａｌｌｏｙ.Ｂｕｔｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅａｃｔｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅａｌｌｏｙｈａｖｅｎｏｔｂｒｏｋｅｎａｗａｙｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐａｔｔｅｒｎ,ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｏ…     

自然对流作用下Al-Si合金凝固过程的组织演变模拟

通过实验观察Al-Si合金的凝固组织,测量枝晶组织的二次枝晶臂间距,并分析温度对凝固组织的影响。在相场模型中引入重力引起的自然对流以预测实验条件下Al-Si合金凝固组织的演变。模拟结果与实验结果吻合良好,验证了本文中提出的模拟方法的可靠性。基于本文的耦合模型,开展一系列不同溶质含量合金柱状晶和等轴晶组织生长的二维和三维模拟,发现合金中溶质含量对凝固组织的演变几乎没有影响,而溶质膨胀系数对枝晶尖端移动速度有显著影响。本文中采用的算法极大地加快计算效率,因此,大规模的数值模拟使难以直接通过同步辐射实验观察的Al-Si合金凝固组织演变过程的研究成为可能。     

Influences of pulse electric current treatment on solidification microstructures and mechanical properties of Al-Si piston alloys

Three kinds of Al-Si piston alloys were prepared and subjected to pulse electric current treatment (PECT) at different pouring temperatures. Some aspects of the solidification microstructures were examined including the morphology and the distribution of the matrix and the secondary phases by using of optical microscopy (OM), SEM and EDS methods. Results indicate that PECT can refine the grains of α-Al in the alloys as effectively as chemical modification by sodium salt. The processing parameters of PECT on the multi-component Al-Si alloys were then optimized through the testing of tensile strength, elongation and microhardness of the prepared alloys. A new theory was put forward to explain the mechanism of PECT.     

过共晶Al-Si合金初晶Si相的细化机理

利用熔体快速凝固和液态结构遗传原理,针对A390合金近液相线铸造半固态坯料的制备,探讨过共晶Al-Si合金初晶Si演变及细化的机理。试验研究了铸造速度为120mm/min和冷却水流量为0.05m3/min条件下,高于液相线10～100℃范围内不同的浇注温度对初晶Si尺寸形貌的影响。结果表明,近液相线半连续铸造过程可以对初晶Si的形核和长大提供合理的速度匹配,有利于均匀形核和抑制初晶Si的异常生长,仅控制工艺参数即可实现在不添加变质剂和细化剂条件下对初晶Si尺寸、形貌和分布的改善,得到具有细小且均匀分布的初晶Si相,这对于简化工艺、节约资源和降低成本具有实际意义。     

不同成分铝硅合金熔体混合对初生硅相细化的研究

研究了高温过共晶Al Si合金熔体和低温亚共晶Al Si合金熔体混合后对微观组织的影响。结果表明 :熔体混合并迅速搅拌后的初晶硅大大细化 ,在 2min内浇注 ,可以获得分布均匀且尺寸小于 2 5 μm的初晶硅 ;随着熔体保持时间的延长 ,初晶硅的尺寸有增大的趋势。探讨了对硅相的细化机理。     

混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

侧部导入超声处理对共晶Al-Si合金凝固特性的影响

研究了功率超声处理对ZL102铝硅合金凝固特性的影响。研究发现:在凝固过程中进行超声处理能显著细化共晶硅相,改善其形貌及分布;通过对比未处理、300 W超声波及500 W超声波处理条件下铝硅合金不同部位的力学性能及断口形貌,发现功率超声处理明显提高铝硅合金的力学性能,且随着处理功率的增大,合金的力学性能随之提高。并分析了超声波在铝硅合金中传播时衰减的原因,通过数学方法得到衰减方程,并探讨了其衰减规律。