强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.     

碲作为铝—硅合金变质剂的研究

本文系统的研究了碲(Te)对共晶、亚共晶及过共晶铝—硅合金的变质作用。其目的是:寻找一种新的变质剂以代替易衰退的钠(Na)及价格昂贵的锶(Sr)变质剂。研究结果指出:碲对上述合金中的共晶 Si 相均产生强烈的变质作用。对共晶 Al—Si 合金而言,加 Te 变质的金属型试棒的机械性能达到或超过加 Na 变质的水平,砂型试棒的机械性能与加 Na 变质相当;熔体的流动性与加 Na 一样.加 Te 变质时熔体保持8小时或经三次重熔后变质效果基本保持不变,用 Te 变质操作工艺简便,效果稳定、可靠、经济、没有烟雾、对坩埚无腐蚀作用。结论是:碲是 Al—Si 合金共晶 Si 相的一种性能优越的新型的长效变质剂。     

Zr对Sr变质近共晶Al-Si铸造合金组织的影响

Sr作为变质剂加入到Al-Si合金中能导致共晶硅的形态从粗在的片状（或针状）转变为细小的纤维状,但同时也促进长柱状枝晶的形成。为了抑制长柱状枝晶的形成,本研究采用金相显微镜和扫描电镜分析Zr对Sr变质近共晶Al-Si铸造合金组织的影响。结果表明,随着Zr加入量的增加,枝晶α（Al）有等轴化趋势,长柱状枝晶的主干长度缩短,且对共晶硅的形态、尺寸没有明显影响,当Zr加入量为0.5～0.6%时,枝晶α完全等轴化。这是由于熔体中形成了ZrAl3颗粒,在合金凝固过程中,起到了异质生核作用。     

Al-Si系合金的细化变质研究

阐述了近年来对Al-Si系合金基体晶粒细化元素、初晶Si及共晶Si变质元素、复合变质剂的研究,努力找到合适的细化变质方法,以得到优良的铸锭组织.     

铸态和沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金的显微组织与相形成

采用常规铸造和喷射成形工艺制备了含硅达25%(质量分数)的过共晶Al-Si合金,利用SEM(EDS)、XRD和DSC等分析方法对合金的显微组织和相熔解析出进行了分析研究.结果表明,铸态合金含有粗大块状初晶Si相和粗大针片状含铁相,而喷射成形工艺能够使二者的尺寸、形貌发生改变而有利于合金性能的提高.同时,铸态和沉积态合金中均含有基体Al、初晶Si和Al2Cu相,不同的是铸态合金中含铁相主要为δ-Al4FeSi2相,而沉积态合金中以β-Al5FeSi相为主.分析其原因主要是糊状层的存在引起沉积坯冷却速度降低而导致沉积坯中发生δ-Al4FeSi2相的转变及共晶组织增加,致使沉积态合金中β-Al5FeSi相为主要含铁相.采用DSC实验对沉积态合金在熔化和凝固过程中发生的反应进行了讨论.     

变质工艺对复合铝合金钎焊层Si的形貌及尺寸的影响

4045铝合金铸造过程中分别采用Na盐、Al-Sr中间合金、Al-P中间合金等不同的变质剂进行变质处理,检测并分析了铸造组织中的初晶Si、共晶Si以及复合铝合金钎焊层Si的形貌与尺寸。结果显示,经Al-Sr中间合金变质处理的铸造组织中没有块状初晶Si,且共晶Si为球化的短棒状。对复合铝合金钎焊层的形貌进行检测发现,经变质处理的试样中Si颗粒发生球化且呈短棒状,未发现大的块状Si颗粒;而未经变质处理的试样中有明显的呈长条状的Si颗粒,且平均最大Feret直径、平均最小Feret直径、平均颗粒面积、颗粒总面积、颗粒面积分数等较大。表明Al-Sr中间合金变质剂对高硅铝合金铸造组织中的Si相以及复合铝合金钎焊层Si颗粒的形貌与尺寸有明显改善作用。     

熔盐电解法制取Al-Si合金

按照工业铝电解生产的方式,采用Na3AlF6 Al2O3体系作为支持电解质,加入SiO2,在熔融状态下电解,得到Al Si合金·利用扫描电镜对产物的形貌和化学成分进行了分析,结果表明合金中Si的含量可达到30%以上,为过共晶产物·结晶Si的形貌是典型的针片状·此产品可作为母合金使用·根据实验结果,对熔盐电解法制备Al Si母合金的机理进行了讨论,认为Al Si合金的生成是由于两种机制共同作用的结果:Al还原了SiO2中的Si,构成Al Si合金;Si与Al同时在阴极析出,形成Al Si合金·保持Al2O3及SiO2的浓度,电解可始终进行·此法可以作为一种新的合金生产方式在实际中应用·     

高温扩散对过共晶Al-Si合金组织的影响

研究w(Si)=20%的过共晶Al-Si合金在高于共晶点温度进行热处理后的组织形貌变化.结果表明:热处理温度610℃,保温时间分别为5、10、15min时,随保温时间的延长,粗大的柱状树枝晶α-Al变为近球状组织;不规则的多边形状和花瓣状的初晶Si会逐渐熔断、钝化,最后以15μm小块状和近球状组织出现;粗大的针片状共晶Si先发生熔断变为细小的颗粒状,然后全部熔化,最后在水淬中析出细小颗粒状和纤维状的共晶Si包围α-Al相;热处理温度580℃,保温时间分别为5、15、30、40min时,随保温时间的延长,初晶硅尺寸变细小,直径达到30μm,圆整度不断得到提高,当保温时间达到40min时,共晶硅变为纤维状.     

活塞用共晶Al-Si合金磷变质剂的选择及对材料性能影响的研究

本文研究了內燃机活塞用共晶Al-Si合金磷变质剂的选择及其对材料性能的影响。在所研究的八种磷变质剂中,发现磷复合变质剂(简称SR813)的效果最佳。共晶Al-Si合金经该种变质剂处理后,金相组织中初晶硅尺寸适中,分布均匀,共晶硅呈短杆状,α枝晶基本消失,故合金材料的线膨胀系数降低,高温性能、耐磨性能显著提高,同时铸造性能亦得到改善。文中还对磷复合变质剂各组元的作用进行了初步的探讨,认为磷、硫为起变质作用的主要组元,铝粉起缓冲剂作用,氯化钠有净化铝液和促进变质的效果。     

低合金白口铸铁的稀土变质机理及新工艺

本研究首先实验肯定了抗磨低合金白口铸铁可以通过稀土变质处理使M_3C型碳化物成为板块状及断开分布,从而明显地提高了它们的韧性及抗磨性。 稀土变质剂在白口铸铁结晶过程中的作用经试验确认为:(1)形成硫氧化物有利于初生奥氏体在熔体中各处形核,及在固液界面富集造成成份过冷区使奥氏体枝晶轴次发达。两昔均有利于将共晶碳化物隔断;(2)促使共晶转变温度降低,则有利于离异共晶的增长,而扩大共晶转变温度范围;则有利于共晶结晶的体积形核;最后稀土在增长的共晶碳化物上选择吸附则对获得板块状碳化物有利。 以上述的稀土变质机理假说为依据,试验开发了采用综合孕育剂及综合变质剂的两步变质处理的新工艺,在采用较少的稀土变质剂用量时,仍可获得较高韧性的白口铸铁。     

Pr对Mg-4Si中初生Mg_2Si相变质作用

利用稀土元素Pr对过共晶Mg-4Si合金中的初生Mg2Si相进行变质处理,并讨论其变质机理.结果表明:Pr对Mg-4Si中的初生Mg2Si相可以起到有效的变质作用,在Pr质量分数为3%时,变质效果最佳;随着Pr的加入,初生Mg2Si相形态上从花瓣状的树枝晶转变为颗粒状的多边形,尺寸由200μm降到60μm;随着Pr的加入,有白亮的纤维状新相生成,经EDS分析该相为Pr2Si3相;Pr通过表面溶质富集抑制初生Mg2Si相择优生长,Pr2Si3相起到异质形核作用,从而对初生Mg2Si相变质.     

微量元素对Al-Si共晶合金热分析结果的影响

采用计算机程序控温、收集和处理数据系统反复测试了Na,sr,La对Al-Si共晶合金凝固过程的影响。结果表明,Na,Sr促使Al-Si共晶成核,使体系共晶析出温度升高。     

变质和热处理对过共晶Al-Si类合金组织与性能的影响

对分别由P变质和P-Sr复合双重变质的过共晶Al-Si类合金进行挤压铸造,将这两种铸件在T6处理前后的组织和性能作了试验对比。同时讨论了P变质和热处理对合金中Si相形态的影响,提出了在铸造冷速度较快的条件下,用P变质细化初晶Si,而以热处理粒化共晶Si来改善该类合金性能的工艺方法。     

Sb对Mg-Al-Si合金组织的影响

采用熔剂保护熔铸了不同成分的Mg-Al-Si合金及Mg-Al-Si-Sb合金,并对合金进行显微组织分析。结果表明:Mg-AlSi合金组织为α-Mg相和β-Mg17Al12相及初晶Mg_2Si相,且初晶Mg_2Si相随着Si的增加而增加。Sb的添加有效细化了粗大块状Mg_2Si相和a-Mg相,当Sb含量为1.5%时,初晶Mg_2Si相完全细化成颗粒,当Sb含量大于1.5%时,初晶Mg_2Si相出现粗大现象。     

稀土变质与液态过热对共晶Al-Si合金凝固组织的影响

采用稀土对共晶成分的 ZL 10 2合金进行变质处理 ,并对经稀土变质的铝合金熔体进行过热处理 ,用显微镜和扫描电镜对处理后的合金组织进行分析研究。试验结果表明 ,在金属型铸造条件下加入质量分数为 0 .4%～ 0 .8%的稀土对共晶Al-Si合金具有良好的变质效果 ,而在 960～ 10 60℃下的过热处理能使 RE变质后的共晶 Al-Si合金中的 Si相进一步细化 ,从而获得良好的凝固组织。     

稀土Ho对Al—Si合金组织的作用

通过金相分析、电子显微镜分析和X射线衍射分析方法研究了稀土金属Ho对Al-Si合金组织的作用。结果表明:少量稀土Ho对Al-Si合金组织有明显的变质作用,当Ho量达到1.5 wt％(0.25at.％)时,合金中的共晶Si相由条状完全变成球状,这有利于改善Al-Si合金的机械性能,稀土Ho以化合物的形式分布于Al-Si共晶组织中。     

强磁场对半无限Al/Cu固液扩散偶凝固组织的影响

采用半无限Al/Cu扩散偶法,对磁场下Al-Cu合金凝固组织进行研究.结果表明:由于沿扩散方向Cu原子分数逐渐减小,凝固时,沿凝固方向依次生成α-Al胞/枝状晶等组织、Al-Al2Cu共晶组织和Al2Cu过共晶组织;在不同磁感应强度下(0～12 T),各组织发生了明显变化,胞状晶消失,枝晶粗化并发生偏转;共晶组织层间距与磁感应强度呈非线性关系,组织被扭曲;过共晶组织界面形貌变平整;Cu原子扩散距离缩短.利用XRD对α-Al枝晶区进行衍射分析,发现磁场下α-Al(100)晶面峰值强度变弱,(111)晶面变强.理论分析认为,强磁场对熔体流动的抑制作用和磁场下晶体的磁各向异性是导致上述现象的主要原因...     

Mn元素对过流冷却过共晶Al-22Si-2Fe-xMn合金显微组织及耐磨性的影响

采用常规铸造和分段式倾斜板过流冷却铸造工艺制备Al-22Si-2Fe-xMn合金,研究表明:过流冷却制备工艺能够改善初生Si形貌及尺寸,但对针状富Fe相作用有限.利用扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等手段分析过流冷却条件下Mn元素添加对富Fe相晶体结构的影响,通过摩擦磨损实验研究不同Mn/Fe质量比的过共晶Al-Si合金的硬度及耐磨损性能.结果表明:随着过流冷却铸造过共晶Al-Si合金中Mn/Fe质量比增加,合金中四方结构的长针状富Fe相逐渐减少直至基本消失,当Mn/Fe质量比为0.7时,富Fe相主要为六方结构的块状或鱼骨状α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,此时,合金耐磨性较未添加Mn元素时有所提升,磨损机制以磨料磨损方式为主.     

Sr和Zr共掺的Al-Si低温溶剂精炼体系下同步去除Si中P和B

目前大多数的合金法研究都是添加一种过渡族金属元素到熔炼体系中来达到有效去除Si中B、P的目的。但事实上，冶金硅中存在的非金属杂质元素通常是B、P共存。因此，同时高效的去除Si中B、P技术明显更适合于实际生产应用。为了同步高效去除初晶Si中的关键杂质元素P和B，我们首先采用Zr和Sr作为Al-Si凝固精炼过程中的B和P捕获剂元素。在Al-Si-Zr-Sr体系中，Al-Si合金中Zr和Sr的加入可以在熔体中析出ZrB₂相和含P的Al₂Si₂Sr相。在Al-Si-Sr-Zr体系中，初晶Si中P和B的去除率分别在84.8% ~ 98.4%和90.7% ~ 96.7%范围内。其中Sr-32000+Zr-3000 (μg·kg-1)试样条件的去除效果最好，初晶Si中P和B的去除率分别达到了98.4%和96.1%。通过Al–Si–Zr–Sr体系和Al–Si–(Zr或Sr)体系的对比研究，Sr和Zr共掺对P和B的去除效果没有明显的下降趋势，说明含B/P杂质相的成核和生长是相互独立的。最后，我们建立了Sr/Zr析出相在熔体中形核和生长过程的演化模型，并揭示了杂质相与初晶Si之间的相互作用。     

深过冷Fe82B17Si1共晶合金的再辉及凝固组织特征

在大气中,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,使Fe₈₂B₁₇Si₁共晶合金获得了342K(0．238T_E,T_E为共晶温度)的大过冷度．对该合金的冷却再辉曲线及凝固组织研究发现：(1)在6～164K及255～342K过冷度范围内该合金的冷却曲线仅呈现一次再辉,而在174～247K过冷度范围内其冷却曲线则存在两次再辉,三过冷度范围内的凝固组织分别对应于由准规则共晶和复杂规则共晶组成的混合共晶或混合共晶+非规则共晶、完全非规则共晶、初生α(Fe,Si)相+枝晶间非规则共晶;(2)在过冷条件下,该合金的共晶两相α(Fe,Si)及Fe2B相满足促发形核的非互惠原则;(3)该合金非规则共晶出现的特征过冷度△T₁=63K,完全非规则共晶化的特征过冷度△T₂=164K;(4)该合金非平衡状态下的共晶共生区偏向Fe₂B相一边,它与共晶成分线的交点在△T=154K及△T=264K,其谷值约在△T=207K左右．