受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si合金

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18Si合金,研究了不同母合金成分在不同混合方式下混合对Al-18Si合金凝固组织中初生Si相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,在母合金过热温度相同的情况下,采用固态纯Al与液态Al-25Si混合,能够得到最佳的合金组织,其初生Si平均尺寸达到11.68μm,形状因子达到1.608,细化效果良好。分析表明,同种混合方式下,高Si母合金中Si含量越高,细化效果越好。当高Si母合金中Si含量较高时,液液混合能减少初生Si偏聚,得到良好的组织。当高Si母合金中Si含量较低时,固液混合得到的组织相对较好。     

过共晶Al-18%Si合金受控扩散凝固组织与行为

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18%Si合金,研究其凝固组织随低温母合金温度变化的演变规律和凝固行为本质。结果表明:受控扩散凝固能抑制初生硅相的过度各向异性生长,有效改善合金凝固组织结构。采用适当温度的Al-25%Si合金(800℃)和纯Al(580℃)混合进行受控扩散凝固时,凝固组织中初生硅相分布均匀,无宏观偏析,且其平均尺寸达到42.85μm。当纯Al温度偏低时,凝固组织中初生硅相偏聚严重;当纯Al温度较高时,凝固组织中初生硅相尺寸偏大。分析表明:在受控扩散凝固过程中,固-液界面前沿形成了较小的"成分过冷",初生硅相在过冷区内趋于平界面生长。溶质原子扩散距离的平方与平衡温度成对数关系,温度愈高,扩散愈充分,宏观偏析愈少。     

混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

CDS制备过共晶Al-Si合金工艺参数的研究

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20％Si(质量分数)合金,研究了混合后熔体保温处理、冷却速度对合金组织的影响.研究表明,熔体混合后未进行保温处理时,初生硅尺寸在60～100 μm,且多为五瓣星状和不规则多边形;而进行保温之后,随着保温时间的延长,初生硅的尺寸逐渐减小;保温45 min后,初生硅尺寸在30～50μm,形貌比较圆整;而随着冷却速度的增加,目标合金组织中初生硅尺寸减小,由94.6μm减小到69.65 μm,长宽比由1.78增加到4.33.     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

CDS铸造过共晶铝硅合金组织及性能研究

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备Al-20％Si合金,研究了混合方式和高硅合金的混合温度对目标合金组织和性能的影响,探讨了合金组织与热膨胀性能之间的关系.结果表明,采用受控扩散凝固技术,纯铝液(660℃)与高硅合金液(850℃)混合所制备的目标合金初生硅相分布均匀,形貌规整,尺寸最小,合金的线膨胀系数也最小(15.7×10-6 ℃-1,30～300℃).分析表明,Al-20％Si合金热膨胀性能主要取决于合金组织中初生相的分布和形貌的规整性,与尺寸大小关系不大.     

不同过热温度控制及混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si的影响

通过受控扩散凝固技术制备了含Si量不同的Al-Si合金,研究不同过热温度和混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si相的影响。研究表明:随着Al-25Si过热温度的增加,初生Si相尺寸和长宽比减小,组织分布更为均匀;采用液-液混合方式初生Si相的效果比较好;随着Al-Si合金中Si含量的减小,初生Si相尺寸减小。     

CDS及导流器对Al-20%Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术和冷却导流器(CC)制备Al-20%Si(质量分数)合金,研究导流器角度及浇注温度对CDS制备Al-20%Si合金初生硅相的影响。结果表明:CDS和导流器均能细化初生硅相,且与常规的CDS过程相比,引入导流器可以更好地细化初生硅相,且随着导流器角度的减小,细化效果变好。采用820℃的Al-30%Si与660℃的纯铝混合,导流器角度为30°,浇注温度为630℃时,可以得到平均尺寸仅为18.8μm的初生硅相,且其分布均匀。分析认为:CDS可以减小初生硅相生长前沿的成分过冷,而导流器可以进一步促进液体的强迫对流,使熔体中温度场和浓度场更均匀,从而改善初生硅的尺寸、形貌及其分布。     

熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

高温纯铝低温高硅铝合金容体混合对组织的影响

通过过热纯铝液与半固态过共晶铝硅合金熔体混合,研究了凝固组织的变化,并对比了750℃熔炼浇注与常规熔体混合两种方法对组织的影响.结果表明,前者所得的合金凝固组织兼具亚共晶和过共晶铝硅合金组织特征,并且能很好地细化初生Si相.后两种方法所得合金只具有一般过共晶铝硅合金组织特征,且对初生Si相的细化效果不显著.     

蛇形通道复合Sr变质处理对Al-28Si合金微观组织的影响

针对传统铸造过共晶Al-Si合金中存在粗大初生Si和针片状共晶Si的问题,采用蛇形通道复合Sr变质处理工艺制备了Al-28Si合金半固态浆料,对半固态浆料的显微组织以及初生Si的析出温度进行了研究。结果表明,该工艺可充分细化初生Si、有效变质共晶Si,初生Si尺寸由165.26μm细化到45.68μm,共晶Si由长针状转变为点状、蠕虫状。随着Sr加入量的增加,初生Si的析出温度先升高后降低,初生Si的晶粒尺寸呈增大趋势。具有大量纤维状分支的共晶Si在长大时受到了铝相抑制。     

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。     

蛇形通道浇注对过共晶Al-Si合金显微组织的影响

采用石墨质蛇形通道来制备过共晶Al-Si合金半固态浆料,研究了浇注温度和Si含量对过共晶Al-Si合金初生Si尺寸和形貌的影响。结果表明,经蛇形通道浇注后,浆料的初生Si相得到细化;在高于液相线15~45℃时,浇注温度越低,得到的初生Si相越细小均匀;Si含量低的过共晶Al-Si合金初生Si细化明显,随着Si含量的增大,熔体粘度增大使得初生Si的破碎变得困难,初生Si尺寸也逐渐变大。     

混合比和温度对受控扩散凝固制备7075铝合金初生α-Al相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备7075铝合金。研究了不同母合金成分(混合比)与不同混合温度对7075铝合金凝固组织中初生α-Al相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,当母合金混合比例为1∶1且浇注温度为637℃时,混合后能够得到最佳的金相组织,其初生α-Al相平均尺寸达到91.70μm,形状因子达到2.56。分析表明,相同混合温度下Al-ZnMg-Cu母合金中Zn-Mg-Cu含量越低,细化效果越好。在相同混合成分和混合比浇注时,混合温度越低,其初生α-Al相越细小圆整。     

P、La变质处理对过共晶Al-Si合金的影响

采用P和稀土La对过共晶Al-Si合金进行变质处理,研究了P和La对过共晶Al-Si合金微观组织的影响。结果表明,加入P后,合金中初生Si相明显细化,由粗大的块状变为形貌圆整的小颗粒状,且数量增多,分布均匀。当P加入量为0.06%(质量分数)时,初生Si的平均尺寸达到最小,从未变质时的122μm下降到25μm。而当P加入量为0.09%时,初生Si的平均尺寸反而变大,出现过变质现象。在P、La复合变质时,加入0.9%的La对共晶Si的变质效果最好,当La加入量增加到1.2%时,出现过变质现象。     

熔体混合及等温处理制备半固态过共晶铝硅合金的研究

采用熔体混合及等温处理制备半固态过共晶铝硅合金,研究了等温处理参数对Al-20%Si合金中初生硅形态的影响。结果表明,熔体混合可显著细化初生硅组织,在610℃下保温15 min等温循环加热3次后Al-20%Si合金中初生硅球化效果显著,形状因子最高。     

高低温熔体混合处理对过共晶铝硅合金凝固组织的影响

采用高低温熔体混合处理工艺研究了熔体混合温度和混合后的保温时间对Al-20%Si过共晶铝硅合金凝固组织的影响。熔体混合处理过程中,高温低硅熔体倒入低温高硅熔体进行混合。研究结果表明,熔体混合处理后,Al-20%Si过共晶铝硅合金具有过共晶和亚共晶铝硅合金的组织特点,而初晶硅和α(Al)固溶体同时得到细化。     

熔体混合处理对Al-20%Si合金中初生硅形态的影响

研究了熔体混合时高低温熔体的温度及成分对Al-20%Si合金中初生硅形态的影响。利用光学显微镜观察组织,运用Image Pro金相分析软件测定了初生硅的平均直径和形状因子。结果表明,熔体混合可明显改善初生硅形态,采用适当的高温熔体(1050℃)与低温熔体(690℃)混合后,初生硅细化效果最佳,其平均直径为34μm。混合前高低温熔体硅成分差异越大,初生硅细化效果越好。     

脉冲电流处理对过共晶高铬铸铁凝固组织的影响

采用光学显微镜、XRD等手段研究了脉冲电流处理对过共晶高铬铸铁凝固过程中初生碳化物的尺寸、形态和种类的影响。结果表明:脉冲电流能够细化过共晶高铬铸铁中初生碳化物和共晶碳化物,初生碳化物由长杆状转化成规则的块状。不同温度区间内脉冲电流对初生碳化物影响效果不同,合金液相线以上(1360~1337℃)脉冲电流处理更有利于细化初生碳化物,细化效果最好,凝固全过程处理次之(1360~1276℃),液固区间处理效果最差(1337~1276℃)。