Al-P变质剂制备及其变质效果研究

采用粉末冶金与正挤压相结合的方法制备Al-P变质剂,并对A390过共晶铝硅合金熔体进行变质处理,利用金相和XRD研究Al-P变质处理对组织和初晶硅尺寸的影响。结果表明:Al-P合金坯料在570℃烧结可以制备性能最佳的Al-P变质剂,利用该变质剂在780℃对A390合金进行变质处理时,Al-P变质剂加入合金后迅速溶解,孕育时间极短,组织细化且均匀,初晶硅显著细化,其平均尺寸达到22μm,优于目前已知变质剂的细化效果。     

压铸条件下过共晶铝硅合金P变质的必要性

在铝合金铸件生产过程中,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:与金属型条件下未经过Al-P变质的Al-15Si合金组织相比:压铸工艺条件下未经过Al-P变质的合金,初晶Si尺寸减小50%左右;同一压铸工艺条件下经过Al-P变质后的合金,初晶Si尺寸减小75%以上.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.     

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.     

Al-P中间合金细化变质过共晶铝硅合金显微组织研究

在过共晶Al-22%Si合金熔体中添加Al-P中间合金,采用光学显微镜观察分析Al-P中间合金对过共晶铝硅合金显微组织细化变质的效果。研究结果显示,未经Al-P中间合金细化变质的Al-22%Si合金显微组织粗大;添加Al-P中间合金的Al-22%Si合金显微组织发生了很大改善,粗大块状初晶硅的尺寸减少,转变为纤维状,针状共晶硅转变为短棒状甚至是颗粒状,获得了良好的细化变质效果。     

Al-5Ti-1B和Al-P中间合金对Al-Si合金的联合变质作用

研究了Al-5Ti-1B和Al-P中间合金对Al-Si活塞合金组织和性能的影响。结果表明，加入0．2％Al-5Ti-1B中间合金能使经Al-P中间合金变质过的ZL109合金的共晶团和初晶硅进一步细化，抗拉强度也明显提高。随着Al-5Ti-1B加入的增加这种细化作用逐渐减小，当Al-5Ti-1B的加入量为2％时甚至使ZL109中的初晶硅变粗，抗拉强度也随之降低。     

Al-5Ti-1B对Al-Si合金磷变质行为影响机理的研究

研究了熔炼条件及Al-5Ti-1B中间合金加入量对P变质ZL109合金凝固组织的影响，并着重对其影响机理进行了探讨。结果发现在中频感应炉熔炼条件下，加入适量Al-5Ti-1B对初晶硅有明显的细化作用，而在静置炉（电阻炉）熔炼条件下，这种作用却不明显；同时发现，无论是在电阻炉还是感应炉熔炼条件下，加入过量的Al-5Ti-1B都会使合金中的初晶硅粗化。EPMA分析发现，加入Al-5Ti-1B后合金的初晶硅中心有Ti元素富集。分析认为Al-5Ti-1B中的TiB：粒子对AlP质点具有吸附作用，从而对Al-P中间合金的变质效果产生影响。     

变质工艺影响过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了磷变质时,变质剂、变质温度、变质时间、浇注温度等工艺参数对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的影响。结果表明,上述工艺参数严重影响初晶硅的变质效果。当采用赤磷 铝粉 熔剂变质时,磷较易被吸收,变质后,合金中初晶硅含量较高。采用磷变质A390合金的最佳变质温度为800℃,变质后初晶硅组织分布均匀,平均晶粒尺寸约为13μm。高于此温度,初晶硅晶粒发生长大;低于此温度,初晶硅发生聚集。磷变质的最佳变质时间为20~30分钟。浇注时,800℃的铸造组织最佳,降低浇注温度,初晶硅晶粒严重聚集;升高浇注温度,晶粒变粗。     

细化变质处理对铸造A356铝合金组织性能及共晶硅生长机制的影响

研究了采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金和Al-10Sr中间合金对A356铝合金进行单一或复合细化变质处理后的组织、力学性能和共晶硅生长机制的影响。结果表明：单一细化变质处理中Al-5Ti-1B-1RE中间合金对A356铝合金中α-Al相有明显的细化作用,合金的强度和维氏硬度显著提高；Al-10Sr 中间合金对共晶硅有强的变质作用,合金的伸长率明显提高；而经复合细化变质处理后α-Al相形状和尺寸变得更均匀细小,晶界更清晰,共晶硅相几乎都转变成更弥散、更细小的纤维状,片层状共晶硅也几乎完全消失,共晶硅长度由铸态40-60 μm降低到1-2 μm之间,达到完全变质效果,其力学性能显著高于铸态、单一细化变质剂处理的A356铝合金。未细化变质的A356铝合金中的共晶Si的生长方式为典型的小平面台阶生长,复合细化变质处理的共晶硅以孪晶凹槽机制生长为主,小平面生长特征逐渐减弱直至消失。     

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。     

变质处理对高硅铝合金显微组织及耐磨性的影响

采用Al-4P中间合金对高硅铝合金进行变质处理,研究了变质对高硅铝合金显微组织及耐磨性的影响。结果表明:变质后显微组织中初晶硅棱角钝化,形态趋于圆形,磨损量减小,摩擦系数-时间曲线变的平滑,磨损表面剥落坑减少,说明变质能改变高硅铝合金的磨损机制,影响其耐磨性。     

行业标准《铸造铝合金金相 第1部分:铸造铝硅合金变质》解读

铸造Al-Si合金组织中存在粗大多边形初晶硅和长针状共晶硅,严重割裂合金基体,明显降低力学性能,尤其是降低塑性及耐磨性,还会使合金的切削加工性能变差。因此,改善共晶硅和初晶硅尺寸、形状是迫切需要解决的问题,解决这一问题的关键措施是变质,因此,对变质级别的判定是铝合金金相检测的重点。相比于行业标准JB/T 7946.1—1999《铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质》,JB/T 7946.1—2017《铸造铝合金金相第1部分:铸造铝硅合金变质》,完善了标准适用范围,增加了规范性引用文件,修改了试样的切取和制备的部分技术内容;修改了磷变质的分级说明,并更换了相应的显微组织参考图片;增加了锶、锑变质的分级说明,本文有助于JB/T7946.1-2017标准的宣贯和使用者对标准的理解。     

行业标准《铸造铝合金金相 第1部分:铸造铝硅合金变质》解读北大核心CSCD

铸造Al-Si合金组织中存在粗大多边形初晶硅和长针状共晶硅,严重割裂合金基体,明显降低力学性能,尤其是降低塑性及耐磨性,还会使合金的切削加工性能变差。因此,改善共晶硅和初晶硅尺寸、形状是迫切需要解决的问题,解决这一问题的关键措施是变质,因此,对变质级别的判定是铝合金金相检测的重点。相比于行业标准JB/T 7946.1—1999《铸造铝合金金相铸造铝硅合金变质》,JB/T 7946.1—2017《铸造铝合金金相第1部分:铸造铝硅合金变质》,完善了标准适用范围,增加了规范性引用文件,修改了试样的切取和制备的部分技术内容;修改了磷变质的分级说明,并更换了相应的显微组织参考图片;增加了锶、锑变质的分级说明,本文有助于JB/T7946.1-2017标准的宣贯和使用者对标准的理解。     

Cu-P变质对Al-Si-Zn钎料钎缝组织的影响

研究了Cu-P合金变质对Al-Si-Zn钎料6061铝合金钎缝组织及性能的影响.结果表明,Cu-P变质能提高Al-Si-Zn钎料接头的抗拉强度,并且在Cu-P合金添加量为1.5%时达到最大值144 MPa.P元素的加入不仅能变质初晶硅及共晶硅,还能细化钎料基体.变质后的钎料合金中,初晶硅以AlP为衬底生长,使得初晶硅明显细化,同时磷的加入使得Al-Si共晶点偏移,初晶硅数量增多.变质前后的两种钎料的6061铝合金钎焊接头微观组织分析结果表明,Al-Si-Zn钎料6061铝合金钎缝由α-Al,η-Zn,硅颗粒组成,变质后的6061铝合金Al-Si-Zn钎缝组织中大块初晶硅消失,产物主要为α-Al,η-Zn,小块状硅颗粒、AlP相.     

Sr-PM复合变质过共晶铝硅合金

研究了PM和Al-10Sr复合变质过共晶铝硅合金A390.考察了复合变质剂的加入顺序、加入量以及变质的长效性.试验发现:PM和Sr复合变质剂的加入顺序对过共晶铝硅合金A390变质效果影响很大,先加入PM变质剂,后加入Sr变质剂,变质后初晶硅呈现开花状形貌,共晶硅为细小的圆点状;先加入Sr变质剂,后加入PM变质剂,初晶硅变质效果明显优于单独PM变质效果.加入PM质量分数为1%时,Al-10Sr变质剂的最佳加入量为合金质量的0.4%,变质后初晶硅平均尺寸可达到35 μm,而且PM与Sr复合变质具有很好的长效性.     

Al-Si-P中间合金及其对Al-Si合金的变质处理

研制了一种高效且适用性强的Al-Si合金变质剂——Al-Si-P中间合金。由于AlP与Si具有相似的晶体结构,中间合金中Si的引入起到了促进AlP均匀分布的作用。该中间合金含有大量AlP颗粒,加入到共晶和过共晶Al-Si合金中后,分别起到促进初晶硅析出和细化初晶硅的作用。该中间合金具有变质效果好、长效、无污染、使用简便和使用成本低等优点,具有广阔的应用前景。     

浇注温度及变质工艺对初生硅形态的影响

介绍了过共晶铝硅合金的细化变质方法和进展以及对变质工艺的影响因素,分析了过共晶铝硅合金的主要性质,研究了磷变质时,变质温度、浇注温度等工艺参数对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的影响。结果发现采用磷变质合金,变质后初晶硅组织分布均匀,平均晶粒尺寸约为35μm,810℃浇注时的铸造组织最佳。     

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。     

复合变质剂加入顺序对过共晶铝硅合金组织的影响

研究了磷、稀土复合变质剂的加入顺序对过共晶Al-24%Si合金的影响,同时探讨了复合变质机制.试验分析表明:先加入磷,后加入稀土复合变质的合金比先加人稀土,后加入磷复合变质的合金细化效果更为明显,变质后合金初晶硅的平均尺寸由80μm细化为25μm,形状较统一,为板块状分布,共晶硅由珊瑚状细化为短杆状.     

Al-10Sr对A356合金变质效果的研究

研究了由不同的冷却工艺(空冷、水冷以及液氮深冷)制备的Al-10Sr中间合金对A356铝合金变质效果的影响,还分析了Sr对A356合金的变质机理。结果表明,用在液氮深冷条件下制备的该中间合金对A356合金变质后,硅呈粒状近弥散分布于基体中,有少量纤维状共晶硅,不存在片状硅,达到了好的变质效果。     

过共晶铝—硅合金变质的试验研究

试验研究了Al-23%Si、Al-25%Si、Al-28%Si合金的磷,稀土变质,磷与稀土联合变质和磷铜与钠联合变质的变质效果。结果表明:磷只能细化初晶硅;稀土只能细化共晶硅;磷与稀土联合变质时,具有叠加效果,既细化了初晶硅,又细化了共晶硅;磷铜与钠联合变质只能变质共晶硅。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的影响。