稀土和磷复合变质对Al-21%Si合金组织和耐磨性的影响

以过共晶Al-21％Si合金为研究时象，分析磷、稀土复合变质时合金组织和磨损性能的影响，并对其磨损机理进行了探讨。结果表明：复合变质后粗大块状、条状的初晶硅尺寸明显细化，粗大针状的共晶硅变为短杆状或颗粒状。P、RE时初晶硅均有细化作用，P的细化作用较强。当加入0．9％RE＋0．08％P时初晶硅细化效果最佳，初晶硅从66．4μm细化到23．3μm；RE对共晶硅的变质作用较显著，稀土含量为0．6％时，共晶硅平均尺寸从8．3μm细化到5．2μm。磨损试验结果表明：合金的耐磨性不仅与初晶硅颗粒尺寸和分布有关，而且受基体中共晶硅形态影响，磷、稀土复合变质剂配比为0．06％P＋0．6％RE时，耐磨性最好；其室温润滑磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主；干摩擦高速磨损条件下，主要磨损形式为氧化磨损和粘着磨损。     

稀土铒对过共晶Al-18Si合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了稀土Er对Al-18Si合金的组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明,Er对Al-18Si合金中的初晶和共晶硅相均具有良好的变质作用。经Er变质后,合金中的初晶硅由粗大的板片状或多边形状转变为较小的多边形状或颗粒状,共晶硅也由粗大的长针状转变为细小的颗粒状。经Er变质后,Al-18Si合金的耐磨性能显著提高。磨损表面分析表明,当载荷为160 N时,未变质合金的磨损机制为严重的粘着磨损,而变质后合金的磨损机制为磨粒磨损为主并有少量粘着磨损。     

混合稀土对过共晶Al-28wt％Si合金的变质作用

对过共晶Al-28wt％Si合金进行混合稀土变质处理,研究了变质对合金微观组织及力学性能的影响.实验结果表明,混合稀土对合金中的初晶硅有较为明显的变质效果,使其尺寸由200 μm以上减小到100μm左右,呈不规则颗粒状;对共晶硅的细化效果更为显著,由粗大的板片状细化为短杆状,变质后合金的力学性能得到明显提高.     

基于正交设计的高硅活塞合金的优化变质处理

运用正交设计方法研究了P+RE+Sr三元复合变质对Al-28%Si活塞合金铸态组织及T6热处理后性能的影响。结果表明:复合变质剂的加入量对初晶硅细化作用的影响较大,初晶硅平均尺寸在20.91~42.5μm间变化,并通过拟合回归曲线及建立初晶硅受力模型说明初晶硅尺寸和形态对其力学性能有较大影响;通过极差分析得到复合变质剂最佳加入量为0.3%P+1.0%RE+0.06%Sr;验证试验也表明,初晶硅平均尺寸L可一次细化至17.75μm,共晶硅呈细小颗粒状,300℃瞬时高温抗拉强度较未变质时提高50%;高温拉伸断口SEM分析表明,未变质试样断口存在粗大的初晶硅,呈脆性断裂,优化复合变质后,初晶硅细小,呈具有大量韧窝的混合状断口。     

Sb变质对铝硅合金组织的影响

研究了较高含量的Sb元素作为变质剂对亚共晶铝硅合金与过共晶铝硅合金组织的影响。结果表明,大量的Sb元素对Al-5%Si和Al-10%Si亚共晶铝硅合金中共晶硅有很好的细化作用,使共晶硅厚度减小,AlSb作为异质核心,使共晶硅数量增加。但较高含量的Sb对Al-20%Si过共晶铝硅合金的细化产生了不利影响,使初晶硅变得粗大,出现了偏析,因此对过共晶铝硅合金进行Sb变质时,应与P变质剂作复合变质剂用。     

过共晶铝硅合金的磷锶复合变质

利用金相显微镜、扫描电镜和X-射线,研究了P、Sr、P+Sr变质对Al-25％Si的影响,考察了变质剂的加入顺序、加入量,结果表明:P对初晶硅有很好的变质效果,对共晶硅没有变质作用;Sr对共晶硅变质效果好,对初晶硅变质效果不明显;P+Sr复合变质时,先加Sr后加P,Sr加入量为0.8％,P加入量为1.0％时,合金组织中...     

P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响

以过共晶Al-20%Si-Mg合金为研究对象,利用金相显微镜分析了不同成分配比的P-RE复合变质剂对合金凝固组织的影响。试验结果表明,P-RE复合变质剂对过共晶Al-20%Si-Mg合金的初晶硅和共晶硅均有良好的变质和细化作用,当变质剂配比为0.06%P+0.8%RE时,合金取得最好的变质效果,初晶硅由粗大的多边形块状变为钝化角状、块状或近球形,且分布更为均匀,平均尺寸由未变质的82.3μm细化到15.2μm;共晶硅由长的粗针状转变为颗粒状或短棒状,平均尺寸由未变质的9.1μm细化到3.6μm。     

Al-24%Si过共晶合金的磷锶变质效果研究

对Al-24%Si过共晶合金进行单一P、Sr变质及P-Sr复合变质处理,研究变质后微观组织。试验结果表明,单一P变质能很好的细化初晶硅,平均尺寸由未变质的200μm变为25μm,棱角钝化且弥散分布;单一Sr变质能使初晶硅产生鱼骨状,使共晶硅细化为短杆或蠕团状,且呈弥散分布;P+Sr复合变质对合金组织中的初晶硅和共晶硅均有一定的细化作用,但变质效果并不理想。     

固溶处理对P变质Al-30％Si合金微观组织和性能的影响

采用P对熔铸法制备的Al-30%Si合金进行变质处理,并对合金进行固溶处理,研究了P变质和固溶处理对Al-30%Si合金微观组织和性能的影响。结果表明:P变质对Al-30%Si合金中初晶硅具有显著的细化效果,加入0.15%P可使初晶硅平均尺寸减小至33.2μm,同时,共晶硅也得到明显的细化;530℃×6 h单级固溶处理只能对初晶硅和共晶硅的形态起到一定的改善作用;而570℃×2 h+530℃×2 h二级固溶处理,能够使初晶硅形态由多角块状转变为接近球状,并且,共晶硅由针状转变成细小的球状颗粒,均匀弥散的分布于Al基体中。经P变质和单级固溶处理后,Al-30%Si合金抗弯强度由铸态的125.76 MPa提高至218.31 MPa,而经过二级固溶处理可使合金的抗弯强度进一步提升至232.45 MPa。     

熔体混合与T6热处理对多元高硅铝硅合金组织和耐磨性能的影响

基于熔体状态的改变,文中研究了熔体混合与T6处理对多元过共晶Al-18%Si合金组织与干摩擦磨损性能的影响。结果表明,经熔体混合处理后初晶硅显著细化,金属型凝固条件下其晶粒尺寸由36μm减小到10.3μm,并且棱角钝化。添加Sr元素可同时变质共晶硅为纤维状,热处理后共晶硅球化。合金经过熔体混合与T6热处理后,磨损量降低38.9%,耐磨性能与磨损形貌得到显著改善,其主要与熔体混熔引起初晶硅的细化及热处理弥散析出相引起合金强度的提高有关。     

不同变质剂对细晶铝锭共晶铝硅合金微观组织的影响

利用金相显微镜和扫描电镜研究了RE、P和P＋RE变质对细晶铝锭共晶铝硅合金组织中硅相的影响。结果表明,RE是共晶铝硅合金很好的变质剂,它可以球化共晶硅,当RE加入量为0．5％时,共晶硅相尺寸最小,达到2．7μm,圆形度为0．8;当RE加入量大于0．6％时,共晶硅相粗化,并且组织中出现了初晶硅。P变质对共晶铝硅合金组织有显著的影响,使组织在共晶成分出现初晶硅,对共晶硅没有变质作用。P＋RE联合变质时,P有毒化RE变质共晶硅的作用,合金组织中的共晶硅没有单独RE变质时球化的好;当P加入量为0．1％,RE加入量为0．4％时合金组织中初晶硅最小,为14．5μm,达到联合变质的最佳效果。     

稀土变质对Al-30%Si过共晶合金Si相的影响

用光学金相分析手段,研究了未变质和稀土变质的Al-30%Si过共晶合金Si相的形貌.结果表明,变质合金中无论是初晶硅还是共晶硅的形貌较未变质合金有较大变化;随变质剂含量的增加,初晶硅尺寸进一步减小并且分布更弥散.共晶硅的形态从粗大的板片状转变为细小的纤维状;变质存在一个最佳值量,超过这个量时会出现过变质现象.变质剂的最佳加入量为20%.     

合金元素V对P变质的过共晶Al-20%Si合金凝固组织的影响

利用金相显微镜、电子显微镜及能谱分析、XRD物相分析等手段研究了Al-20%Si过共晶铝硅合金熔体中V对P变质效果的影响。结果表明:V的加入对P的变质产生影响,初晶硅尺寸变大,数量减少,大部分共晶硅由长针状变成了颗粒状,同时α-Al相所占比例有所增加。分析认为:富V相可与Al P反应生成V_5P_2,消耗了部分初晶硅的异质核心Al P,因而对P的变质起到了弱化作用。合理控制V的加入量可以起到很好的复合变质效果。     

超声波导入时初始温度对铝-硅合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20％Si合金进行处理,控制Al-20％Si合金熔体温度在620～680℃,研究合金组织随超声波导入时熔体初始温度的变化规律。实验表明,随着导入超声波时熔体温度的升高,初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的颗粒状,超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,初晶硅的组织细小、圆整度高、分布均匀。     

Mg及Mn元素对Al-Si合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜等手段对Mg和Mn复合变质处理后的过共晶Al-Si合金显微组织及形貌进行观察。结果表明:随着Si含量的增加,Al-Si合金中有粗大的不规则板条状的初生硅和长条状的共晶硅生成,且随Si含量的增加,合金的抗拉强度呈下降趋势,布氏硬度则逐渐增加;在Al-20Si合金中添加0.9%Mg后,合金中的初生硅和共晶硅得到明显细化,合金的力学性能提高;0.9Mg-xMn的加入可同时变质Al-20Si合金的初生硅和共晶硅,初生硅的形状由星形和不规则形状变为块状,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;0.9Mg-0.5Mn复合加入后,合金的铸态抗拉强度最高,达到了210 MPa,较Al-20Si和Al-20Si-0.9Mg合金分别提高64%和37%;热处理以后的抗拉强度达到345 MPa,较铸态的提高64%。     

微量Zr对过共晶Al-20Si合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜/能谱、X衍射分析仪及力学性能测试等手段,研究不同添加量的Zr(0.15%,0.3%,0.45%,0.6%)加入Al-20Si合金后对微观组织和力学性能的影响。结果表明:Al-20Si合金中添加微量Zr能使合金中初生硅形态从粗多边形和星形细化为细小多面体形状,并逐渐球化;共晶硅形态从粗大片状、针状结构变为离散颗粒细纤维结构。当Al-20Si合金中的Zr添加量为0.3%时,其细化变质效果最明显,初生硅平均长径比由1.71降至1.26,共晶硅平均长度由20.6μm降至8.7μm。此时,合金的拉伸强度和伸长率分别由初始的89.4MPa和0.67%增至132.1 MPa和1.2%,分别提高了47.8%和79.1%。从XRD和EDS分析结果可知,Al-20Si合金中加入Zr元素形成了Al_4Si_5Zr_3合金相。由断口分析可知,添加Zr形成的Al_4Si_5Zr_3相使合金颗粒弥散并形成了钉扎强化,从而使其力学性能得到显著提升。     

添加Ce与P+Sr复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响

研究了添加Ce与P＋Sr复合变质对Al-21Si-1.5Cu-0.5Mg-2.5Fe合金显微组织与性能的影响.结果表明：添加1.5?使粗大针状铁相消失,形成富Ce富Fe的鱼骨状相;P＋Sr复合变质可使初晶硅平均尺寸由70mm细化到20mm,共晶硅平均截线长降到2.1 mm,合金室温抗拉强度比未变质前提高21.5%,与P＋Sr＋Ce复合变质的Al-21Si-1.5 Cu-1.5Ni-2.5Fe-0.5Mg合金相当.     

冷却速率和Er-Zr含量对Al-7Si-0.3Mg合金共晶组织的变质作用

采用复合添加Er、Zr元素变质处理了Al-7Si-0.3Mg合金,通过控制冷却速率和Er、Zr元素添加量来变质合金中粗大的针片状共晶硅相。采用金相观察、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射及能谱分析等测试分析手段研究了Er、Zr元素对Al-7Si-0.3Mg合金中共晶硅相的变质作用,并探讨了Er、Zr复合变质机理。结果表明,当添加0.15wt%Er和0.15wt%Zr时,合金中的共晶硅相得到明显细化,不同的冷却速率也能显著改变共晶硅相形貌。当冷却速率为250～300℃/s并添加0.25wt%Er和0.25wt%Zr时,合金中共晶硅相变质为细小的纤维状。     

Al-P和Al-Ti-B对Mg_2Si/Al复合材料显微组织的影响

研究了Al-3P和Al-5Ti-1B中间合金单独加入以及同时加入时对Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,Al-P和Al-Ti-B中间合金均可对Mg2Si产生较好的细化和变质效果,并且Al-Ti-B对Al-P的细化变质效果有促进作用,初生Mg2Si颗粒形态由枝晶变为多边形,平均颗粒尺寸由100μm以上细化至20μm左右。     

变质工艺对亚共晶Al-Si合金共晶硅细化的影响

研究了工业生产Sr变质亚共晶Al-7%Si合金时,变质剂含量、变质温度、变质时间、浇注温度等工艺参数对合金共晶硅细化及其性能的影响。结果表明,在大规模工业化生产中,上述工艺参数严重影响共晶硅的变质效果。采用Al-10%Sr对亚共晶Al-7%Si合金进行变质,在w(Sr)=0.015%时,保温40min后,共晶团内的Si完全成为圆颗粒状,尺寸为5～10μm,达到最佳变质效果。采用Sr变质亚共晶Al-7%Si合金最佳变质温度为700℃,变质后共晶硅组织分布均匀;浇注温度为640℃时的铸件宏观组织最佳,晶粒度可稳定的达到2级,升高浇注温度,晶粒度提高。精炼后,变质时间为30～60min进行浇注,试样针孔度最小,熔体洁净程度高。