錳對改善鑄造鋁合金A356中鐵相有害作用影響的研究.pdf

1、鑄造鋁硅合金A356是一種廣泛應(yīng)用在汽車、摩托車等工業(yè)領(lǐng)域的合金材料。鐵是A356合金中最主要的雜質(zhì)元素，針片狀鐵相對合金的性能危害性尤為明顯。當前為了消除鐵相的有害影響，工業(yè)上采用了一些除鐵凈化方法，但是效果并不理想，由于A356合金鐵含量較低，鐵相尺寸較小，因此通過改變鐵相形貌來消除其危害性成為了重要的技術(shù)途徑。
　　本文通過添加中和元素錳的方法來改善A356合金中鐵相的形態(tài)。利用Thermo-calc計算生成A356-xFe

2、-yMn多元相圖，揭示合合金凝固順序規(guī)律與合金中金屬間鐵相化合物的析出機理，為錳改善鐵相形貌提供可靠的理論指導(dǎo)；采用XRD、金相顯微鏡、SEM、EDS等測試手段，較為系統(tǒng)地研究了錳對A356合金試樣的鐵相形貌的影響，并結(jié)合熱力學(xué)相關(guān)理論分析了錳對合金中鐵相形貌改善作用機制，探討了合金中鐵相的析出及影響形態(tài)的因素。
　　試驗研究發(fā)現(xiàn)，隨著鐵含量的提高，A356合金中針狀鐵相長度增加；加入錳元素以后，針狀鐵相長度相對于未加錳時呈現(xiàn)減小

3、的趨勢，即錳能夠使得β-Fe相長度變短。添加錳元素能夠使針片狀鐵相轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻?、塊狀、漢字狀或骨骼狀的鐵相，鐵相總體積增加；隨著錳加入量的升高，漢字狀鐵相含量不斷增加，針狀鐵相數(shù)量與尺寸不斷減少。過量的錳會增加富鐵相總體積與含量，形成粗大的魚骨狀富鐵相，對合金的力學(xué)性能不利。提高冷卻速度與錳的同時作用能使針狀鐵相產(chǎn)生斷裂細化作用。針片狀鐵相的析出形態(tài)與尺寸與鐵含量，冷卻速度和錳含量有關(guān)。
　　A356合金中常見的鐵相主要有：針片狀β

4、-Fe相，塊狀或多角形的π(Al8FeMg3Si6)相。相圖分析發(fā)現(xiàn)：隨著Mn含量的增加，A356合金中α-Al(Mn,Fe)Si相的析出溫度逐漸升高，β-Fe相析出溫度逐漸降低；提高錳含量能增大α相和共晶硅的開始析出溫度線之間的區(qū)域，有利于α相的形成。同時分析了α相形成塊狀或棒狀的原因，即較低的結(jié)晶溫度、凝固時間不充分和錳含量不足所致。通過熱力學(xué)分析方法證明了A18FeMnSi2相能穩(wěn)定存在。富鐵相的形核與長大是Al、Si、Fe、Mn