鍶、錳對(duì)改善鑄造鋁硅合金中鐵相有害作用的研究.pdf

1、鑄造鋁硅合金是一種廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域的合金材料。鐵是鑄造鋁硅合金中最主要的雜質(zhì)元素，硬而脆的針狀Fe相會(huì)大幅降低合金的力學(xué)性能。目前，為了消除其有害影響，工業(yè)上采取了一些除鐵凈化措施，但其效果卻不甚理想，因此改變Fe相形貌成為降低其危害性的重要技術(shù)途徑。 本文采用添加中和元素Mn和變質(zhì)元素Sr的方法來改善鋁硅合金中的Fe相形態(tài)。利用XRD、金相顯微鏡、EPMA和INSTRON5882材料試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試手段系統(tǒng)研究了

2、Sr、Mn及其復(fù)合加入對(duì)鑄造鋁硅合金試樣的微觀組織和力學(xué)性能的影響，分析了Sr、Mn對(duì)合金中Fe相形貌的改善作用機(jī)制，探討了合金中Fe相析出及其形態(tài)的影響因素，以及針狀β-Fe相和Sr化合物對(duì)氣孔形成的影響。 試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，添加Sr不能將針狀β-Fe相轉(zhuǎn)變?yōu)闈h字狀α-Fe相，但能使粗大的針狀Fe相產(chǎn)生彎曲、斷裂與分解。添加Mn能將β-Fe相轉(zhuǎn)變成α-Fe相，并使Fe相總的體積含量增加；隨著Mn加入量的提高，漢字狀Fe相的數(shù)量不斷

3、增加，而針狀Fe相的數(shù)量則不斷減少。復(fù)合添加Sr和Mn時(shí)，Mn對(duì)針狀Fe相形態(tài)的改善作用要比Sr的大，而且Mn元素還可能抑制了Sr對(duì)針狀Fe相的碎裂與溶解作用。Fe元素含量對(duì)Al-12Si合金力學(xué)性能的影響最大，Mn次之，Sr最小。同時(shí)添加Sr、Mn元素，能中和Fe帶來的不利影響，提高合金的力學(xué)性能。最適宜的加入量為：ω(Mn)/ω(Fe)=1.1～1.3，ω(Sr)=0.12％。 在鋁硅合金中，F(xiàn)e相析出形態(tài)主要有：粗大針狀、

4、細(xì)小針狀、粗大漢字狀、細(xì)小漢字狀和魚骨狀等。粗大、細(xì)小針狀β-Fe相分別經(jīng)Al-β共晶反應(yīng)、Al-Si-β共晶反應(yīng)生成；后三種Fe相都屬于α-Fe相，經(jīng)Al-α共晶反應(yīng)或Al-α-β共晶反應(yīng)生成。添加Mn形成的α-Fe相實(shí)際上是AlSiFeMn四元金屬間化合物，由Mn原子固溶到針狀β-Fe相之中并依附在其上生長(zhǎng)而成。 觀察合金的微觀組織，發(fā)現(xiàn)塊狀A(yù)l2Si2Sr化合物常常與針狀β-Al5FeSi相接觸。大多數(shù)的氣孔分布在針狀β-