過共晶鋁硅合金熔體處理及變質(zhì)研究.pdf

1、過共晶鋁硅合金因具有耐磨、體積穩(wěn)定等優(yōu)異特性，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域取代傳統(tǒng)材料已成為發(fā)達(dá)國家一種趨勢(shì)。而國內(nèi)因其初生硅組織控制難度等原因未能廣泛推廣。另一方面，如何通過操控熔體狀態(tài)、變質(zhì)等措施，來控制凝固組織，涉及凝固基礎(chǔ)及凝固技術(shù)的發(fā)展。本文首先運(yùn)用電阻法探索了Al-18％Si熔體狀態(tài)與溫度關(guān)系，然后基于此信息分別以熔體過熱處理及高-低溫混溶處理進(jìn)行了兩方面凝固實(shí)驗(yàn)，探索了熔體狀態(tài)對(duì)過共晶鋁硅合金中初生及共晶硅的作用與規(guī)律。在高-低溫混

2、溶處理中，論文還創(chuàng)新性地探索了低溫熔體處于半固態(tài)溫度范圍的作用效果。論文工作還探索了P-Re-B中間合金對(duì)Al-18％Si合金的復(fù)合變質(zhì)作用。全文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　 1、升溫過程Al-18％Si熔體電阻率溫度行為(ρ-T曲線)揭示，液相線以上從800℃到950℃的溫度區(qū)間內(nèi)，ρ-T曲線出現(xiàn)一個(gè)峰高較低而寬的預(yù)峰。而從950℃到1050℃的溫度區(qū)間內(nèi)，ρ-T曲線上出現(xiàn)另一窄而明顯的溫度峰，此后熔體電阻率進(jìn)入新的線性變化

3、階段。分析認(rèn)為，第一峰發(fā)生預(yù)轉(zhuǎn)變，第二峰處發(fā)生了不可逆液液結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，結(jié)果成為一種更為均勻的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
　　 2、通過對(duì)Al-18％Si合金進(jìn)行熔體過熱處理及凝固實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，950℃保溫的熔體，快冷至760℃后凝固得到的初生硅，其晶粒大小與760℃處保溫的熔體凝固后的差別不大；而1150℃處保溫的熔體，快冷至760℃后凝固得到的初生硅已得到明顯細(xì)化。冷卻曲線反映的過冷度差別與凝固組織的規(guī)律基本一致。這一結(jié)果也驗(yàn)證了上述“不可逆液液轉(zhuǎn)

4、變”的推論。
　　 3、高-低溫混溶處理以1150℃為高溫熔體溫度，其低溫熔體的溫度分別選取處于半固態(tài)溫度范圍的620℃、640℃及高于液相線的700℃、760℃，并改變高、低溫熔體比例。凝固實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫熔體溫度為640℃混溶所獲得的試樣其初生硅最細(xì)小，且隨高溫熔體比例的增大，初生硅晶粒隨之細(xì)化。從機(jī)理上看，640℃最利于半固態(tài)范圍內(nèi)已有塊狀分枝的熔斷和增殖；而高溫熔體比例的提高，越發(fā)促進(jìn)硅晶體熔斷和增殖，增加形核核心。<

5、br>　　 4、在選定低溫熔體溫度為640℃后，改變高溫熔體的熱歷史，處理方式分別為1150℃、1150℃-950℃、950℃，發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷過不可逆轉(zhuǎn)變的高溫1150℃熔體，比未經(jīng)歷轉(zhuǎn)變的熔體對(duì)初生硅有著更好的細(xì)化作用。
　　 5、運(yùn)用P-Re-B中間合金對(duì)Al-18％Si合金進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)，對(duì)初生硅和共晶硅均有明顯改善作用。在最佳的P-Re-B復(fù)合變質(zhì)工藝下(AlP0.3％+AlRE2％+AlTiB1.2％)，初晶平均直徑由未變質(zhì)