共晶硅的变质

文章综述了共晶硅的变质机理及常用变质元素的特性.最为人们接受的硅的变质机理是Lu和Hellawell提出的杂质诱发孪晶假说.Na变质能力强,但存在变质衰退快及过变质等问题.Sr具有较好的变质能力,同时变质有效期长,没有明显的过变质问题,其变质孕育期的长短主要与合金中的磷的含量有关.Sb变质具有长效性,重熔后仍然具有变质的能力,但变质效果较差,其变质机理与Na和Sr不同.  

共晶硅变质机理研究进展

随着对共晶Si变质机理的深入研究，相继发现了一些新的证据，提出了一些新的假说。共晶Si的变质机理主要存在两种：形核理论和生长理论。“小面-非小面转变说”的核心是Si相的形核受到抑制，而“毒化”机制、Zigzag孪晶生长模型及杂质诱发孪晶机制揭示了变质时共晶Si晶体的生长行为。文中对共晶Si的变质机理研究进展进行了综述。  

静磁场对铝硅合金Na变质处理的影响

分别对亚共晶Al-6Si合金和共晶Al-12．6 Si合金进行Na变质处理，发现对于亚共晶Al-6 Si合金，重熔使N。变质失效，而施加静磁场条件下，重熔没有使Na变质失效。对于共晶Al-12．6 Si合金，同样在变质剂反应温度保温20min，施加静磁场的条件下，共晶硅细化，并呈现一定程度的粒状化，其变质效果明显优于不施加静磁场的情况。延长保温时间至40 min，不施加静磁场时出现了变质衰退现象。但在施加静磁场条件下，变质衰退现象相对较轻，即静磁场具有延长变质有效时间的作用。分析认为这是静磁场抑制对流作用的结果。  

强磁场对亚共晶铝-硅合金变质处理的影响

研究了强磁场对亚共晶铝-硅合金变质处理的影响。对Al-6Si亚共晶铝．硅合金进行Na盐变质处理后，重熔并在720℃下保温20min时，如果不施加强磁场，共晶Si呈粗大的针片状，长度和分布不均匀，凝固组织为未变质组织，即发生了重熔失效的现象。施加强磁场的条件下，共晶Si仍呈细小的颗粒状，凝固组织仍与第一次变质后相当，没有发生重熔失效的现象。分析认为重熔失效是Na的氧化和烧损以及凝固过程中对流的共同作用的结果。而施加强磁场的条件下，合金的变质组织得以保持是由于强磁场强烈抑制了熔体对流的。对固态下的合金施加强磁场对变质组织没有产生影响。  

电磁搅拌法合成(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料的凝固组织

在电磁搅拌作用下用A356-Zr（CO3）2组元通过熔体反应法原位合成了Al2O3、Al3Zr颗粒增强铝基复合材料，扫描电镜观察试样凝固组织发现：复合材料中内生增强颗粒粒度为1～3μm，并随着搅拌强度的增加，增强颗粒在基体中的体积分数和弥散度显著提高，原因是电磁搅拌促进了传热和传质扩散，改善了原位合成动力学条件；同时Si相形貌由片状初晶硅向针状、细棒状共晶Si转变，随搅拌强度的增加硅相变质，这是电磁搅拌和内生颗粒共同作用的结果。  

Ce对高铁A356合金铸态显微组织的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子探针,研究了Ce对高Fe含量的A356合金铸态显微组织的影响。结果表明,添加Ce能将粗大针状Fe相转变成细小短棒状Fe相,但过量的Ce会导致针状Fe相长度的增加。当Ce的加入量为0.4%时,针状Fe相的长度最短;Ce可以细化α-Al晶粒,当Ce的加入量为0.4%～0.7%时,可以对共晶硅起到较好的变质效果,但当Ce的加入量>0.7%,变质效果减弱。  

铝硅合金中共晶硅在固溶处理时的形态转变

通过金相和扫描电镜观察研究了铸造铝硅合金中的共晶硅在固溶热处理过程中的形态变化。结果表明,共晶硅的粒化过程与效果不仅与固溶温度和保温时间有关,而且由变质状态决定的硅相铸态结构对其也有重要影响,且变质共晶硅和未变质共晶硅在固溶处理后的三维形态有所不同。变质处理对硅相的粒化过程有明显的促进作用。  

复合变质高硅铝合金热分析研究

本文主要分析了Al20wt％Si经过P、Sr、RE变质的反应.结果表明:经过4％CuP10+1％AlSr13+15％AlRE10变质的Al20wt％Si,初晶硅变的细小、圆整；等轴树枝晶状a-Al均匀分布在基体上,共晶硅呈点状、纤维状.同时本文记录了其冷却曲线,着重分析了合金内部形核与生长的过程,结合X衍射分析得出:合金内有多种化合物存在.  

模具温度对Al-Si合金中共晶Si形貌的影响

研究了模具温度对Al-Si合金中共晶Si形貌的影响。结果表明：模具温度改变了合金铸态组织中Si相形貌,影响了其在随后固溶处理中的变化进程。对于经过适当变质处理的Al-Si共晶合金,在模具温度较低时,铸态共晶Si相为细小的纤维状,经短时固溶处理就能得到良好的共晶Si相形貌;而在模具温度较高时,铸态Si相表现为较粗的纤维或蠕虫状,固溶处理后,Si相的尺寸较大,形态较差。  

ZL101铝合金低周疲劳行为研究

研究了ZL101-T6铝合金的拉压低周疲劳行为,并重点分析了疲劳裂纹在材料中萌生与扩展的过程。通过扫描电镜和金相显微镜的观察分析表明:共晶硅相的断裂是材料低周疲劳裂纹萌生的主要方式,硅颗粒断裂的数量随疲劳循环周次的增加而增加,应变幅值的增加加快了硅颗粒的断裂速率,使疲劳裂纹的萌生速率加快;疲劳裂纹在循环初期主要通过断裂硅颗粒的互相连接进行扩展,随疲劳裂纹的长大,裂纹可穿过铝基体连接形成主裂纹并导致材料破坏,穿晶断裂为最终断裂的主要特征。