铝硅合金中富铁相杂质的电磁分离

采用熔体过热处理与加锰相结合的方法来改善铝硅合金中富铁相杂质的析出形态,在此基础上对不同含锰量的铝硅合金进行了电磁分离净化。试验结果表明,采用熔体过热处理与加金属锰相结合的方法可使铝硅合金中的富铁相变为尺寸均匀的颗粒状,通过控制锰含量可使富铁相的直径控制在10~40μm之间;铝硅合金中富铁相电磁分离处理的效果取决于Mn和Fe的含量比,当Mn和Fe的摩尔含量比为1.1时,富铁相杂质的一次电磁分离效率为65%。     

熔体处理对电磁分离铝-硅合金中富铁相杂质的影响

研究了不同的熔体处理工艺和添加金属锰相结合的方式对铝-硅合金中富铁相杂质形态规则化的影响，并利用电磁场对取得不同规则化效果的富铁相杂质进行静态分离试验。试验结果表明，铝-硅合金经过前期熔体处理，富铁相的规则化效果较理想，锰的加入量为Mn／Fe（摩尔比）=0.5～1.1；当Mn／Fe=1.1时，电磁净化的效果最为理想，铁的质量分数可以减少41％。     

铸造铝硅合金中Fe相去除的研究

研究了添加Mn对Al-Si共晶合金(ADCl2)中Fe相形貌的影响,并研究了加Mn及合金重力沉降联合作用对去除铝硅铁相以及采用电磁搅拌分离Fe的效果.实验发现,铝硅中添加Mn使针状β-铁相逐渐向骨骼状、汉字状及块状转变,减小了针状β-铁相的割裂作用,改善了合金的力学性能.无Mn合金熔体,在620℃进行重力沉降的效果很小,而加Mn使Mn/Fe比为1时,富铁相重力沉降效果较明显,试样中部和上部的含Fe量明显减少.并且在620℃进行重力沉降的有效时间在30～240min之间.当对熔融合金进行电磁充分搅拌处理时,铸件内部的Fe发生定向迁移,铸件心部的Fe含量降低,利于Fe的去除.     

再生铝合金除铁述评（续）

重力沉降去除铁相的关键是提高铁相的熔点和密度，通常通过添加锰促使熔体中形成初生α富铁相。当合金中锰铁比达到1左右时，初生α富铁相的形成温度区间为680℃～740℃，高于β铁相的熔点和铝硅合金的共晶温度，而且初生富铁相的形成温度随锰铁比的增加而增加。重力沉降常出现在压铸工业中，因为其保温温度和浇铸温度较低，压铸铝中的铁、铬、锰含量较高，易形成Al（FeMnCr）Si形式的中间相，沉降到炉子底部。     

热处理及Mn元素对汽车发动机用过共晶铝硅合金组织的影响

针对传统铸造法加工过共晶铝硅合金组织粗大,合金性能恶化的问题,研究了热处理和元素Mn对过共晶铝硅合金中粗大富铁相的细化作用。研究表明:过共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe经T6热处理工艺后,共晶硅形貌从短针状变为粒状,粗大针状富铁相β-Al_5Fe Si形貌未发生变化,热处理无法达到细化富铁相的目的。元素Mn对共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe中富铁相形貌改善明显,可使粗大富铁相β-Al_5Fe Si转化为细小颗粒状和枝晶状的Al_(15)(Fe Mn)_3Si_2相。当Mn含量为2wt%时,Al-16Si-2Fe合金中富铁相细化效果最佳。     

由电热法一次铝硅合金制取铸造铝硅合金的研究

由电热还原法制取的一次铝硅合金含有铝55%.硅25%和一些杂质.其中的杂质主要是铁和一些金属氧化物.在实验室中研究了由一次铝硅合金制取铸造铝硅合金的工艺.研究结果得出,使用含冰晶石和氯化钠混合物的精炼剂以及金属锰为除铁剂并采取适当的工艺方法,可以有效地去除一次铝硅合金中的杂质,制取符合工业标准的铸造铝硅合金.文中对精炼剂量的大小以及过滤温度等工艺条件对铸造合金中某些金属杂质含量的影响进行了研究.     

软接触电磁连铸铝硅共晶合金凝固组织研究

采用软接触电磁连续铸造的方法制备铝硅共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织的影响.结果表明,与传统连续铸造的铝硅共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中α-Al相得到细化,出现了颗粒状初生硅相;随着磁场强度的增加,初生硅的含量减少、平均尺寸减小,形状有球化趋势.     

锰结合预先热处理对铝硅合金中富铁相组织和力学性能的影响

探索了通过加入金属Mn并结合熔体热处理工艺来控制铝硅合金中富铁相的形态.结果表明:熔体经过预先热处理后,加入Mn可以使绝大多数针状铁相转变成块状铁相,且粒径均一;预先热处理可以减少Mn的加入量而取得较好的效果,适宜的加入量为x(Mn)/x(Fe)=0.5～1.1(摩尔比),并可以通过控制Mn的加入量来控制块状富铁相杂质的粒径大小;经过联合处理的含铁铝硅合金的抗拉强度提高40～80 MPa,伸长率提高6%～7%.     

无凝固收缩铝硅合金的研制

研究了铝硅合金凝固收缩率与硅含量的关系和无凝固收缩铝硅合金的力学性能.结果发现:铝硅合金的凝固收缩率随硅含量增加而减小,在硅含量为25%时,其凝固收缩率为零.熔体温度处理可大大提高无凝固收缩铝硅合金的力学性能,熔体温度处理后无凝固收缩铝硅合金在铸态和T6处理下的硬度分别达到了119HB和161HB.熔体温度处理后无凝固收缩铝硅合金的耐磨性远高于45钢,其耐磨性在铸态和T6处理下分别为45钢的1.79倍和4.25倍.     

Al-8%Si铝硅亚共晶合金电磁离心铸造凝固组织研究

采用电磁离心铸造的方法制各Al-8%Si的铝硅亚共晶合金空心管坯,研究了电磁场(electromagnetic ficId,EMF)对合金凝固宏观及微观组织的影响.结果表明,与传统离心铸造的铝硅亚共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中α-Al相得到细化,柱状晶随磁场强度增加逐渐成为等轴晶;共晶硅相尺寸在减小,片层间距增加,在硅片层间发现了断裂的共晶硅颗粒.     

对Al-22Si-3Fe-xMn合金组织和性能的研究

研究了不同锰含量对高铁铝硅合金组织和性能的影响。利用SEM、XRD和光学显微镜分析了合金铸态下的不同金相组织;检测了锰含量对铸态下的合金抗拉强度的影响。结果表明:在Al-22wt%Si-3wt%Fe-x Mn合金中,随锰含量增加,富铁相的形貌发生变化,由细长的针条状富铁相逐步转变为鱼骨状的富铁相,最后转变为块状的富铁相;在Mn/Fe=0.6~1中,存在晶粒较小且棱角圆滑的块状富铁相,是最好的铁相形貌;当Mn/Fe=0.6时,试样的抗拉强度达150 MPa。     

机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究

采用向铝熔体中搅拌加入硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌工艺参数对制备的合金微观组织的影响.结果表明,控制搅拌温度为700～720 ℃时,能够得到硅颗粒尺寸细小、均匀分布、与基体结合良好的高硅铝合金.对添加硅颗粒制备的Al-Si合金,在590～680 ℃不同的温度下进行等温处理,在590 ℃下保温30 min,能够使合金显微组织中的Si相明显细化,形状得到改善;随着保温温度的进一步升高,Si相变的粗大.     

激光表面熔凝处理对共晶铝硅合金疲劳裂纹扩展的影响

研究了共晶铝硅合金在激光表面熔凝处理后的显微组织变化及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展的影响.结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的表层微观组织发生显著变化,熔凝层中的初生α-Al枝晶相和共晶Si相均有明显细化,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理能显著提高共晶铝硅合金的疲劳裂纹扩展抗力.     

铝硅熔体中富集初晶硅提纯硅

采用电磁搅拌结合定向凝固技术将过共晶铝硅合金中的初晶硅和铝硅合金分离,并研究不同的杂质元素在铝硅体系中的分布特点。结果表明：杂质元素主要分布在铝硅合金以及铝硅合金和初晶硅的晶界中。同时,根据初晶硅富集区域不同位置硅含量的不同,初晶硅的形貌由鱼骨状变成板状和球状,并且随着样品中不同位置硅含量的增多,初晶硅中的杂质含量降低。样品底部杂质的含量约为10×10^-6,与原料冶金级硅中的杂质含量1248.47×10^-6相比,杂质的去除效果很好。     

电磁分离设备参数对铝硅合金中富铁相杂质分离效果的影响

电磁场发生器是电磁分离的动力来源,分离器是金属熔体的载体,它们的参数直接影响到电磁分离的效果。文中以铝硅合金中的富铁相杂质颗粒为分离对象,利用流动试验研究了磁感应强度、分离通道截面形状和金属熔体回路尺寸对分离效率的影响。试验结果表明,增加磁感应强度、采用平板型分离通道、增大金属熔体回路面积可以改善电磁分离的效果。     

过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系

许多文献得出了亚共晶铝硅合金共晶相存在一定的晶体学取向关系,但是过共晶合金中铝硅相的取向关系并没有文献明确给出。本实验在借鉴亚共晶铝硅合金的共晶相取向关系:(220)Al∥(111)Si〔111〕Al∥〔011〕Si,研究了过共晶铝硅合金的共晶相取向关系。通过标定过共晶铝硅合金两相区衍射斑点指数,确定了过共晶相的取向关系。结果表明过共晶铝硅合金共晶相具有与亚共晶铝硅合金共晶相相同的晶体学取向关系。     

电磁场下亚共晶铝硅合金组织和性能的研究

研究了电磁场作用下的亚共晶铝硅合金组织和性能的变化,结果表明,在电磁振荡条件下,随着电流密度和磁场强度的增加,亚共晶铝硅合金微观组织逐渐细化,与同条件下的单一电磁场作用相比,电磁振荡作用下合金微观组织细化效果最好,且力学性能也得到显著提高；本试验条件下,当磁场强度B=0.153 T,电流密度I=63.69mA/mm2时组织细化效果最佳,力学性能最好.     

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

过共晶铝硅合金Al-17.5Si强流脉冲电子束表面改性

研究了强流脉冲电子束表面改性处理对过共晶铝硅合金(Al-17.5Si)组织和性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射分析了改性机理.扫描电镜结果表明,在电子束处理后的合金表面上,硅元素扩散到铝基体中形成单相α固溶体.X射线衍射分析指出,电子束处理后合金表面没有新的物相生成,并在15脉冲处理后铝的晶格参数显着降低.硬度结果表明,在铝硅扩散区域,初生硅的硬度从中心向边缘呈现梯度分布趋势,而且初生硅中心处的硬度随脉冲次数的增加逐渐减小.耐磨性随脉冲次数的增加先提高后降低,磨损量在15次脉冲后降低了84.6%.因此该技术在改善过共晶铝硅合金表面耐磨性方面展现了良好的应用前景.     

铸造铝-硅合金的电导率与化学成分

研究了一些合金元素对铝-硅合金电导率的影响，硅相减少了铝基体的有效导电截面；钛细化晶粒，增加晶界面积，使得电子波散射增加；镁、锰等元素固溶于α铝基体中，便晶格畸变造成电子散射几率增加，这些均降低合金的电导率，而镁、铜、锰、铁、钛等元素单独作为第二相存在时对铝合金电导率的影响将小得多。通过适当调整成分，可以将铝-硅合金的电导率提高5%～8%。