過共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料復(fù)合制備及其流變成形研究.pdf

1、過共晶鋁硅合金具有輕質(zhì)、耐磨性高、膨脹系數(shù)低、鑄造性能好等優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用于汽車、航空等領(lǐng)域。但是合金中存在著形狀復(fù)雜、粗大且分布不均勻的初生硅，這將嚴(yán)重的割裂合金基體，降低合金的力學(xué)性能。因此，開展初生硅細化的研究具有重要的理論意義及實際應(yīng)用價值。
　　本文以 A390過共晶鋁硅合金為研究對象，采用變質(zhì)處理與滾筒攪拌復(fù)合制備的新方法實現(xiàn)初生硅的細化。采用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀(XRD)、帶能譜分析(EDX)的掃描電子顯微鏡等

2、分析手段，首先研究變質(zhì)處理下 A390過共晶鋁硅合金的顯微組織；進而采用自行設(shè)計的滾筒攪拌裝置制備 A390合金半固態(tài)漿料。在此基礎(chǔ)上，采用變質(zhì)處理與滾筒攪拌復(fù)合的方法制備半固態(tài)合金漿料，優(yōu)化工藝參數(shù)，從理論上分析復(fù)合制備漿料的細化機制。對比分析普通壓鑄及流變壓鑄制備A390合金的微觀組織和力學(xué)行為的差異。研究結(jié)果表明：
　　變質(zhì)實驗中，隨著Al-P的加入，初生硅從未變質(zhì)時的粗大板塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿☆w粒狀，平均尺寸從50μm減小到14

3、μm，分布更加均勻，共晶硅有向棒狀轉(zhuǎn)變的趨勢。變質(zhì)劑加入量為0.035 wt.%P時，初生硅的平均尺寸最小，加入量繼續(xù)增大，初生硅顆粒發(fā)生粗化，產(chǎn)生過變質(zhì)效應(yīng)。變質(zhì)溫度的升高使得初生硅的平均尺寸先減小后增大。而變質(zhì)時間的延長則導(dǎo)致初生硅形貌由細小顆粒狀變?yōu)榘鍓K狀。本實驗優(yōu)化的變質(zhì)工藝參數(shù)為：變質(zhì)劑加入量0.035 wt.%P，變質(zhì)溫度810℃，變質(zhì)時間10 min。
　　滾筒攪拌處理制漿實驗中，初生硅形貌從粗大板塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿☆w粒

4、狀，α-Al從樹枝晶向非樹枝晶轉(zhuǎn)變。隨著澆注溫度的降低、轉(zhuǎn)動速度的提高、傾斜角度的增加，初生硅的平均尺寸均是先減小后增大。在澆注溫度為720℃，轉(zhuǎn)動速度為90 r/min，傾斜角度為15o時，基體中初生硅呈細小顆粒狀分布，平均尺寸最小為17μm，共晶硅為短棒狀，α-Al呈近球狀。
　　與變質(zhì)處理或滾筒攪拌工藝相比，復(fù)合制備使得顆粒狀的初生硅更加細小，分布更加均勻。隨著澆注溫度的降低，初生硅的平均尺寸先減小后增大，在720℃左右達到

5、最小，為9μm。復(fù)合制備中，變質(zhì)形成的AlP顆粒、滾筒攪拌的激冷及自攪拌作用會促進初生硅異質(zhì)形核、抑制初生硅晶核生長，進而細化初生硅。復(fù)合制備所獲得漿料中晶核數(shù)目遠多于單一變質(zhì)或單一滾筒制備中的晶核數(shù)目，這導(dǎo)致其平均尺寸大大降低，其中變質(zhì)起主要細化作用。
　　通過流變壓鑄和普通壓鑄 A390合金的組織及力學(xué)性能的對比，發(fā)現(xiàn)：普通壓鑄件中有氣孔存在，α-Al呈樹枝晶存在，而流變壓鑄件中氣孔數(shù)目減少，α-Al為近球狀，普通壓鑄和流變壓