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.     

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。     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

冷却速度对过共晶Al-Si合金初生Si的影响规律

研究了在电磁搅拌制备过共晶Al-Si合金半固态浆料中，冷却速度对初生Si的影响规律。试验表晨：连续冷却电磁搅拌可以使过共晶Al-Si合金的初生Si细化：在连续电磁搅拌电流20A下，冷却速度在3-10℃/min之间，随着冷却速度的增大，由于形核率的增加，初生Si的细化效果逐渐明显；冷却速度在10-24℃/min之间，随着冷却速度的增大，早于已经形核的初生Si产生团聚，其颗粒反而逐渐变大。     

液-固混合制备Al-18Si合金的组织及性能

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-18Si合金,研究了液-固混合方式下Al-25Si合金的温度对制备Al-18Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的最终凝固组织与耐磨性能和热膨胀性能之间的关系。结果表明,在受控扩散凝固过程中,630℃固态纯Al与850℃液态Al-25Si合金混合所制备的Al-18Si合金中,初生Si相分布均匀,形貌规整,晶粒尺寸最小,耐磨性能最好。630℃固态纯Al和900℃液态Al-25Si合金混合制备的Al-18Si合金的线膨胀系数最小(15.51×10-6℃-1)。Al-18Si合金的耐磨性能主要取决于初生Si相的平均尺寸、形貌和分布。     

冷却速度对电磁搅拌过共晶Al-Si合金初生Si的影响

研究了在电磁搅拌制备过共晶Al-Si合金半固态浆料中,冷却速度对初生Si的影响规律.试验表明在普通铸造条件下,过共晶Al-Si合金的初生Si呈粗大板块状;连续冷却电磁搅拌可以使Al-Si合金的初生Si细化和圆整化;随着冷却速度的增大,初生Si的细化和圆整化逐渐明显,但到一定值时效果不再明显.     

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。     

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。     

熔体混合对过共晶Al-Si合金细化的研究

研究了高温Al-30%Si合金熔体和低温Al-7%Si合金熔体混合后浇铸得到的过共晶Al-Si合金显微组织及力学性能.结果表明:不同成分的高低温熔体混合后可有效细化过共晶Al-Si合金的初晶Si尺寸:混合前熔体温差越大,初晶Si细化效果越好;随着混合后静置时间的增加,初晶Si的尺寸变大,Al-Si合金硬度增加.并探讨了其细化机理.     

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.     

过滤铸造对高硅铝合金中初晶硅尺寸的控制

初晶硅颗粒的细化是过共晶高硅铝合金制备过程中的一个主要问题。本研究提出了一种通过过滤的方式来获得含有细化初晶硅颗粒的高硅铝合金的方法。在过滤铸造的过程中,过共晶硅铝合金熔体保持在Al-Si二元相图共晶线偏上一点的温度。大颗粒初晶硅被筛网阻拦下来,细小的初晶硅颗粒连同共晶熔体穿过筛网进入下部坩埚冷却结晶。在本研究中通过以上方法所制备的高硅铝合金中硅的质量分数约为27%,初晶硅颗粒的平均直径在45 μm以下,圆度为1.43,布氏硬度为70 HB。通过该方法有望制备出初晶硅颗粒球形度更高、硅含量更高的高硅铝合金产品。     

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.     

Ba—P复合变质对铝硅合金初晶硅的细化作用

研究了钡、磷及钡磷复台变质对过共晶铝硅合金初晶硅的细化作用，发现钡变质可细化初晶硅的尺寸，同时使硅晶体由板块状改变为树枝状；磷变质可明显细化初晶硅，但对其形状因子改变不大；但磷复合变质综合了二者的优势。硅晶体表面有钡或钡的化合物的吸附，认为吸附抑制机制是钡变质的实质。     

Microstructural Characteristic and Mechanical Behavior of Nodular Silicon Hypereutectic Al-Si Alloys

The microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu-Mg alloys containing 12 wt.% to 30 wt.% Si are discussed. The eutectic and primary silicon particles are nodulized by a designed modification practice followed by a solution heat treatment of 6 h to 8 h at 510°C to 520°C. Metallographic analysis was used to measure structural characteristics of the Si-rich structures. Spheroidization of silicon phase leads to an increase in tensile strength and ductility of alloys at room temperature and 300°C compared with commercial Al-Si alloy. Increasing Si concentration causes the ultimate tensile strength and elongation at room temperature to fall due to the appearance of coarse silicon particles, but the ultimate tensile strength at 300°C remains unchanged.     

过共晶Al—Si合金中球团状初生Si的形成机理

根据杂质原子诱发共生的成对孪晶理论,变质剂原子在Si晶体内诱发的共生成对孪晶大大降低了初生Si生长时的各向异性,使得变质后的过共晶Al-Si合金中的初生Si最终生长为球团状.Na原子吸附在共生成对孪晶问的晶格紊乱区--亚晶界,形成了初生Si内部的富Na带.亚晶界对初生Si强度的消弱、富Na带对亚晶界强度的进一步降低、以及α(Al)、Si二相间热膨胀系数的差异造成的热应力是初生Si开裂的原因.球团状初生Si内部的裂纹是在合金凝固结束后的固态收缩阶段形成的.     

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.     

低温铸造法制备过共晶铝硅合金坯料的研究

提出利用低温铸造法进行半固态成形坯料的制备，研究了不同浇注温度下Al-20%Si合金组织形态的差异，讨论了通过CO2气体对初生硅颗粒形状、大小的影响及作用机理。结果表明，采用低温铸造法可以获得初生硅颗粒细小、分布均匀的过共晶铝硅合金坯料。     

The Origins of Primary Silicon Particles in Hypereutectic Aluminium-Silicon Alloys

Castings of hypereutectic aluminium-silicon alloys were produced in order to examine the mechanisms of primary silicon particle formation. In castings made using cold moulds, primary silicon particles are shown to originate from transient eutectic colonies which form as the molten metal comes in contact with the mould walls and are subsequently disrupted by local reheating, releasing eutectic silicon particles to serve as nuclei for primary silicon particles. Impurity elements also serve as heterogeneous nucleating agents for primary silicon particles. It is shown that small additions of strontium greatly reduce the influence of these elements.     

熔体过热处理对过共晶Al-Si合金微观组织的影响

研究了熔体过热处理对于含12.6％、15％、18％和25％Si的过共晶铝硅合金组织形貌的影响.熔体过热处理温度范围600～1100℃,恒定冷却速度为3.5 K/s,利用CAZ-2MAY金相分析软件测试了初晶硅的粒子形貌、尺寸分布、初晶硅粒子的体积百分含量及形状因子.结果显示,随着熔体过热处理温度的升高,初晶硅粒子的微观组织形态发生变化,初晶硅粒子尺寸呈现持续减小的趋势,有明显的变质效果;初晶硅体积分数呈现小幅度的降低.