一种过共晶铝硅合金的绿色长效变质剂

RE P复合变质剂是过共晶铝硅合金的一种绿色长效变质剂。用它对过共晶铝硅合金进行变质 ,可使初晶硅结晶核心AlP长时间呈弥散状态 ,不发生聚集 ,使初晶硅最大尺寸不超过 5 0 μm ,同时可使共晶硅变成点状或杆状 ,变质效果可维持 6h。     

变质对过共晶铝-硅合金金相组织、电阻率及机械性能的影响

试验研究了Al—23％Si、Al—25％Si、Al—28％Si合金的P变质,RE变质,P与RE联合变质和P—Cu与Na联合变质。对变质效果进行了综合比较。得出了电阻率受初晶哇变质效果及共晶硅变质效果双重影响。抗拉强度主要受初晶硅粒度及形状的影响,延伸率主要受共晶组织形态影响的结论。     

P-RE复合变质对A392合金中初晶硅的影响

通过SEM、XRD等分析手段研究了A392合金的P-RE复合变质效果,重点研究了RE元素在A392合金中的形态、分布及其对初晶硅的细化变质机理.结果表明,使用0.08%的P、1.1%的RE复合变质时效果最好,初晶硅平均直径达到19.4μm.RE能在P细化的基础上进一步细化初晶硅,可能是因为RE在Si生长界面前沿富集,阻碍Si原子的扩散,加大了成分过冷,使其生长界面呈现不稳定状态,限制了初晶硅的长大.过量的RE会导致合金中出现大量的RE富集物,不但会降低初晶硅细化效果,而且还降低合金的力学性能,因此,采用P-RE复合变质时,需要严格控制RE含量.     

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。     

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。     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

共晶铝硅合金Sr,RE以及P变质处理的研究

对共晶铝硅合金进行了Sr、RE以及P变质处理的研究。结果表明,锶变质处理后达到最佳变质效果有一定的时间,本实验为90min,其后又有变质衰退现象;稀土是一种良好的变质剂,但Sr、RE复合变质同其单一变质相比,效果差别不明显;P变质对共晶组织也有明显的影响,它可使共晶点左移,从而在共晶成分时也可析出初晶硅,使共晶硅的数量减少,同时共晶硅较为粗大。     

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。     

过共晶铝硅合金变质处理的研究进展

综述了过共晶铝硅合金变质处理及其细化变质机理的研究进展.采用含磷化合物或含磷合金等细化变质处理过共晶铝硅合金中的初晶硅已取得了良好的效果;变质元素Na、Sr、Ba、Te、Sb、S、Y、Ca、Bi、As、Ce、Nd、RE等元素对共晶硅具有较好的细化变质作用;近年来,同时添加磷和混合稀土复合变质剂,既能细化初晶硅,又能细化共晶硅.寻求具有良好双重变质效果的复合变质剂,深入探讨变质机理已成为今后努力的方向.     

混合稀土、磷、锶对Al-24%Si活塞合金的变质处理

采用混合稀土（RE）、磷、锶对过共晶Al-24％Si活塞合金进行单一、二元、三元变质处理,得到了变质效果优良的P＋RE＋Sr三元复合变质剂。结果表明,在P＋RE＋Sr三元复合变质的条件下,合金中初晶硅的尺寸仅10～15μm,呈团球化均匀分布;共晶硅尺寸细小,呈蠕球杆状均匀弥散分布;Al-24％Si活塞合金的强度、硬度、耐磨性和热膨胀系数等力学、物理性能均能够满足活塞在高温、高压、高速工况下对合金使用性能的要求。     

稀土对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响

研究了加入稀土元素La对P变质Al-18Si合金中Si的形态及尺寸的影响，结果表明：稀土元素La的加入优化了P的变质效果，在细化初晶Si的同时变质了共晶Si，并且明显减缓了P变质初晶Si的粗化趋势，使变质效果至少可维持6h以上，通过扫描电镜测定了稀土元素La在合金中的分布，并分析讨论了稀土元素La对P变质效果影响的机理和作用。     

P变质对不同冷速下过共晶压铸铝合金初晶Si的影响

以过共晶压铸铝合金为对象，研究了P变质对不同冷却速度下初晶Si组织的影响。发现P变质处理前后随冷却速度的增加，初晶Si尺寸减小的变化趋势十分相似，并且都存在一个明显的突变区域。对于不同冷却速度下合金组织的细化，P变质都有很好的促进作用。同一冷却速度下，P变质后细化效果可增加42．7％，在冷却速度很高（铸件厚度达到1mm）时，P变质对初晶Si仍然具有很好的细化作用。在快速凝固和P变质双重作用下，初晶Si组织得到更加明显的细化。Al—P中间合金是一种良好的过共晶压铸铝合金变质剂。     

电热法生产过共晶Al-Si合金的组织与性能研究

对电热法生产铝硅合金配制的Al-20Si合金进行了P-RE复合变质处理,对变质后的微观组织和力学性能进行了分析.结果表明,合金经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状;其抗拉强度由182MPa提高到205MPa,提高12.6%了,其伸长率由0.22%提高到0.26%,提高了18.2%.然而与纯铝配制的过共晶铝硅合金相比,其抗拉强度和伸长率都相对较低,原因在于电热法生产铝硅合金配制的过共晶铝硅合金中Fe含量较高.     

压铸条件下过共晶铝硅合金P变质的必要性

在铝合金压铸生产过程中,Al-P中间合金变质处理和压力铸造工艺都能够使过共晶铝硅合金中的初晶硅晶粒细化.探讨Al-P中间合金变质处理,分别在压铸工艺条件下和普通金属型条件下,对过共晶Al-15Si合金组织的不同影响.试验表明,压铸条件下未经Al-P变质的和经Al-P变质的Al-15Si合金与金属型条件下未经Al-P变质的Al-15Si相比,初晶Si尺寸分别减小50%和75%左右;在相同的压铸工艺条件下,Al-P变质后Al-15Si合金初晶Si尺寸,比未经过Al-P变质的Al-15Si合金初晶Si尺寸减小40%左右.论证了在Al-Si系过共晶铝合金压铸件生产过程中,Al-P中间合金进行变质处理的必要性.     

过共晶 Al-Si 合金的变质处理

研究了不同变质剂Ｐ、Ｓ、ＲＥ以及Ｐ与Ｓ、Ｐ与ＲＥ对过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金的变质效果。结果表明：Ｐ与ＲＥ联合变质的变质效果最佳,既能细化初生硅,又能细化共晶硅。经Ｐ－ＲＥ联合变质的过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金,抗拉强度可达２８２ＭＰａ,耐磨性明显优于ＺＬ１０８。     

Influences of complex modification of P and RE on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-20Si alloy

P and RE complex modification of hypereutectic A1-Si alloys was conducted. The influences of P, RE content on the microstructure and mechanical properties of alloys were investigated. The complex modifications of P and RE make the coarse block primary silicon obviously refined and the large needle eutectic silicon modified to the fine fibrous or lamella ones. P mainly refines the primary silicon, but excess P is unfavorable to the refinement of primary silicon. RE can well refine the primary and eutectic silicon, but its modification effect on the eutectic silicon is more obvious. P can repress the modification of RE on the eutectic silicon The alloys with the additions of 0.08% P and 0.60% RE have the optimal microstructure and the highest mechanical properties. Compared with the unmodified alloy, the primary silicon of alloys can be refined from 66.4 μm to 23.3μm and the eutectic silicon can be refined from 8.3 μm to 5.2μm. The tensile strength is improved from 256 MPa to 306 MPa and the elongation is improved from 0.35% to 0.48%.     

P-Cu和RE变质处理对过共晶Al-25%Si合金组织的影响

采用机械搅拌装置,利用半固态金属加工技术能破碎细化初生相的优点,对过共晶Al-Si合金进行半固态加工及变质细化复合处理,并对其金相组织进行了分析.结果表明,过共晶Al-25%Si合金中,共晶硅可直接依附于初晶硅生长;P、RE的双重变质才能细化共晶硅,同时改变其形貌.     

电磁搅拌与变质复合作用对Al-20Si合金初生硅相的影响

使用电磁搅拌、变质处理及其复合工艺分别成功制备了过共晶Al-20Si半固态浆料，研究了电磁搅拌和变质的复合作用对过共晶Al-20Si合金中初生Si长大和形貌的影响。研究结果表明：复合作用可以获得比单种变质处理和电磁搅拌的过共晶Al-20Si合金更加细小、更加圆整的初生Si组织。复合作用获得的初生硅比单一处理尺寸平均减小25．19％，圆整度平均提高8．40％。而且共晶Si组织也得到球化。复合作用细化组织的机理为：变质后施加旋转磁场，促进了变质剂的扩散，更多的初生Si与共晶Si组织相互打碎，深化了变质和电磁搅拌效果，细化显微组织。     

P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响

以过共晶Al-20Si合金为研究对象,分析了P-RE复合变质剂的变质机理,测试了室温下铸态A1-20Si合金的拉伸性能,并对拉伸断口做了深入分析.试验表明,Al-20Si台金变质后,初生Si和共晶Si均得到明显细化,初生Si转变为近球形,共晶Si细化为粒状和短棒状.尺寸分别从100 μm以上减小到10～15 μm和1μm以下;室温拉伸试验表明,变质后台金强度提高了一倍.变质后Al-20Si合金的断口由细小的解理面和解理面之间的撕裂棱、韧窝组成,解理台阶之间聚集有大量韧窝带.     

Effects of P+Cr complex modification and solidification conditions on microstmcture of hypereutectic Al-Si alloys by wedge-shaped copper mould casting

Large and segregated primary Si particles may drastically decrease the mechanical properties of Al-Si alloys. To solve this problem, a P-Cr complex modif ier was added into the alloy, and the effects of P-Cr complex modification and solidification conditions on the microstructure of hypereutectic Al-Si alloys casting produced in wedge-shaped copper mould were studied. The thermal analysis technique was applied to calculate the cooling rate during solidification. The microstructures were observed by means of optical and scanning electron microscopies. Results showed that the primary Si segregates in the as-cast hypereutectic Al-Si alloys. The segregation of primary Si can be inhibited by adding a P+Cr complex modif ier and increasing the cooling rate during solidif ication. The ref inement of primary Si particles by P+Cr complex modif ication is due to the formation of CrS i2 and AlP particles which act as the heterogeneous nuclei for the primary Si phase. The segregation of Si was also inhibited through the adherence of heavier CrS i2 particles to the primary Si particles.