Al—Si合金变质效果热分析技术的研究

通过热分析杯的材料，尺寸等系统的试验，确定了一种适合炉前检测铝硅合金变质效果的样杯。结合智能化高精度的测试仪表，研制出炉前铝硅合金变质效果判别的分析装置，并且以牛顿传热平衡方程，合金凝固过程中的平方根定律为理论基础，结合Ａｌ－Ｓｉ合金平衡状态图，推导出铝硅合金变效果的判据－平均固相生长加速度ψＥ。ψＥ的值越小，铝硅合金的变质效果越好。     

亚共晶Al-Si合金变质及凝固特性的研究

本文所研制的热分析装置用于快速测定铝硅合金的组织细化和变质效果,能在三分钟内完成测试过程.本热分析装置的特色是(1)采用了高精度,多功能的测试仪器,它不仅可以测出温度与时间的关系曲线,还能测试相应的微分曲线,其温度绝对误差△T≤±0.3℃;(2)对热分析样杯作了一系列试验.确定了适合铝硅合金的热分析样杯结构及材料,从而提高了测量结果的准确性和重复性.本文系统研究了Ti,Na,Sb,Sr,Re对亚共晶铝硅合金的变质及其对热分析曲线上特征值的影响,获得了能评估其变质程度的热分析判据.用Na,Sr,Re变质时,从未变质到变质良好,共晶生长温度TEG,共晶形核过冷度△TE;呈减小的趋势,共晶过冷度△T则呈增加趋势.用Sb变质时,从未变质到良好变质,△TE和△T呈增加趋势,7EG呈减小趋势,随着Ti量的增加,α初晶形核最低温度升高,初晶形核过冷度减小.以牛顿传热方程和热力学理论为基础,结合铝硅合金热分析曲线,可推导出液态合金凝固过程中固相分数,固相生长速度,固相生长加速度的方程,为铝硅合金热分析的研究提供了理论基础.利用金属形核与生长过程中固相生长加速度值,可从理论上解释采用TEG,△T,△TE,t3等作为评估细化及变质结果的热分析判据的原因.     

铝硅合金变质处理热分析仪的研制

介绍了测量铝硅合金变质处理效果用热分析仪的硬件、软件设计及实际应用。热分析仪的主要硬件包括热分析样杯、冷端补偿盒、信号隔离放大电路及数据采集卡 ;利用C语言编写了热分析的模块化软件。应用表明 :热分析仪抗干扰能力强 ,变质效果的判断可靠 ,能够用于指导现场生产。     

ZL104合金锶变质处理质量预测研究

采用微机辅助微分热分析法,记录分析了Al-10%Sr变质剂处理铝硅合金的冷却曲线及其微分曲线,并确定了变质效果与冷却曲线特征值之间的关系.结果表明:根据未变质合金与变质合金共晶温度之差,一次微分曲线共晶阶段结束峰值.共晶生长时间可快速、准确地预测铝硅合金的变质效果.     

CX型长效无公害铝硅合金变质剂的应用

本文介绍了ＣＸ型长效无公害铝硅合金变质剂对ＺＬ１０８和ＺＬ１０４合金的变质效果。结果表明：该变质剂对铝硅合金有双重变质作用，可同时细化和改善初生硅和共晶硅形貌，且具有速效和持效作用，提高铝硅合金的力学性能和铸件的使用性能；该变质剂加入量少，变质工艺简便，处理时无烟雾、粉尘和刺激性气味，具有良好的技术经济效果。     

Al-P复合中间合金及其对Al-Si合金的变质处理

制出一种新型的Al-P复合中间合金变质剂,并探讨了它对共晶铝硅合金的变质效果.实验结果表明:Al-P复合中间合金变质剂对共晶铝硅合金有显著的细化作用,改善了共晶铝硅合金的显微组织、变质持续时间长,显示出良好的应用前景.     

铝硅合金变质效果检测仪的研制与应用

探讨了铝硅合金变质前后电导率的差异及变化规律，采用涡流法检测了铝硅合金变质的效果；试验和生产实践均证明，检测仪显示的数字与变质效果有很好的对应关系。仪器具有检测速度快、判断准确、稳定性高、操作简便的优点，可避免因变质不良而造成的废品     

活塞用新型过共晶铝硅合金的研究

把过共晶铝硅合金中的硅含量提高到３０％～３５％，并添加Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＲＥ等合金强化元素，同时还加入Ｐ和Ｃ进行复合变质制成的新型过共晶铝硅合金，其试样经热处理后，经检验表明，这种合金符合活塞材料的要求     

热分析法测定铝硅合金的变质效果

介绍了在实际生产中应用热分析法测定铝硅合金的变质效果。试验结果表明,通过对过冷度△T的测定,可以预测铝硅合金的金相组织和机械性能,与常规的检测方法相比,热分析法是一种快速、简便、经济的炉前检测方法。     

锶－稀土长效变质剂的应用

研究了铝－锶－稀土合金对铝硅合金中的共晶硅及亚共晶硅的细化变质作用，该变质剂变质时间可保持４小时以上不衰退，同时还具有除气和净化铝液的功能，克服了单独用锶变质时吸气及不能同时用氯化物精炼等问题，并发现了Ｓｒ与ＲＥ在变质过程中有协同效应。     

Al-20％Si中间合金对Al-Si合金共晶Si变质行为的影响

研究了Al-20％Si中间合金对铸造Al-Si合金显微组织的影响.结果表明:向Al-Si合金熔体中加入1％的Al-20％Si中间合金,Al-7％Si合金中的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al- 12％Si合金的变质效果较弱;浇注温度对合金显微组织影响较大,适当降低浇注温度,有利于铸件组织的细化;变质温度越低越有利于颗粒状Si相成为形核核心,抑制枝晶组织的形成长大;在变质温度为650℃时,Al-20％Si中间合金对Al-7％Si合金变质有效时间是3h左右.     

Ce对共晶Al-Si合金微观组织的影响

研究了Ce的变质处理时间和加入量对共晶Al-Si合金微观组织的影响。结果表明,Ce对共晶Al-Si合金有明显的变质效果,经Ce变质处理后,共晶Si由长针状变为珊瑚状;Ce的变质处理时间和加入量也会影响变质效果,Ce在共晶Al-Si合金中的最佳加入量(质量分数,下同)为1%,最佳变质处理时间为60~90min。     

细化变质对亚共晶Al-Si合金熔体结构的影响

在分析二元亚共晶Al-Si合金熔体结构,以及Al、Si、Ti、Sr等主要组元物性特点的基础上,利用电子理论论述了细化和变质对亚共晶Al-Si合金熔体结构的影响。细化和变质过程可归结为活性元素Ti、Sr分别与熔剂Al原子和溶质Si原子之间的电子交换,从不同角度提高了熔体结构的均匀性,不仅改善合金熔体结构,而且相互抑制衰退。     

冷却曲线识别与亚共晶Al-Si合金熔体状态测评

研究了B，Sr含量以及保温时间对Al-7Si合金熔体冷却曲线与凝固组织的影响。利用数字化测温技术、模式识别技术和数字图像分析技术分别进行了冷却曲线和凝固组织的测量与比较，基于大量试验结果积累的数据库，实现了Al-7Si合金熔体组织细化及变质效果的测评。研究结果显示，随着表征曲线相似程度的综合偏差值趋近于0，相应的晶粒尺寸及变质级别差值均向0收敛。冷却曲线的整体形状可以表征包括熔体细化及变质效果在内的Al-Si合金熔体状态。     

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。     

变质工艺对ZL102铝硅合金表面张力的影响

利用回归正交设计法设计了变质处理影响ZL102铝硅合金表面张力的试验方案，利用自行研制的表面张力快速测定仪炉前测定ZL102铝硅合金液的表面张力，建立了变质工艺影响ZL102铝硅合金表面张力的数学模型。结果表明，变质剂加入量对ZL102铝硅合金表面张力影响显著，变质时间次之，变质温度的影响不明显，交互相和二次相的影响可以忽略。进一步试验表明，利用该数学模型求得的表面张力值与实际测量值偏差较小。     

Al-P中间合金在Al-Si活塞合金中的应用

在实验室和生产条件下研究了Al-P中间合金对共金和过共晶Al-Si活塞合金的变质工艺特点，变质效果和力学性能等的影响，结果表明：使用Al-P中间合金操作简单，变质效果好且稳定，力学性能也比其他变质剂有不同程度的提高；使用该中间合金无渣，无污染，从时间上看可以完全省去变质处理过程，节约能源，提高合金的实收率，降低铝耗，有着良好的应用前景。     

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.     

硅相形态及含量对Al-Si合金线膨胀系数的影响

利用金相显微镜、DIL402C高温膨胀仪等对Al-Si合金的线膨胀进行了研究。结果表明：对于Al-Si合金,硅含量越高,其线膨胀系数越小,随温度变化幅度减小;随着温度升高,磷变质比锶变质的线膨胀系数变化幅度小,合金更加稳定;此外,T6热处理也显著降低Al-Si合金的线膨胀系数。通过对合金线膨胀系数和微观组织的对比观察发现：硅相的形态和体积分数对Al-Si合金的线膨胀系数产生重要影响。初晶硅体积分数的增加和初晶硅的析出能够显著降低Al-Si合金的线膨胀系数,共晶硅的形态对合金线膨胀系数也有一定的影响,共晶硅为短棒状、颗粒状时（尤其经热处理后）,合金的线膨胀系数也显著降低。