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。     

RE和Mn对Al-Si合金中铁相的影响

研究了Mn和RE对高铁含量ZL102合金中铁相的影响.结果表明,Mn可抑制长针状的β-Fe相,使部分针状铁相转变成骨骼状或汉字状的α-Fe相;RE元素并不能使长针状的β-Fe相转变成α-Fe相,但它可以使长针状β-Fe相断裂变小;Mn和RE的复合使用可以有效改善铁相形貌,使针状铁相变为小块的骨骼状或汉字状.     

锰和稀土对电热ZL102合金组织和性能的影响

研究了稀土和锰对电热ZL102合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,Mn可抑制长针状的β-Fe相,使部分针状铁相转变成骨骼状或汉字状的α-Fe相,但针状铁相仍存在;RE元素并不能使长针状的β-Fe相转变成α-Fe相,但它可以使长针状β-Fe相断裂变小;Mn和RE的复合使用可以有效改善铁相形貌,使针状铁相变为小块的骨骼状或汉字状。当加入1.1wt%的锰和0.4wt%的稀土时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,合金的抗拉强度和伸长率分别达到151.46MPa和2.124%,与未添加稀土和锰合金相比,分别提高了14%和101%。     

一次铝硅合金中的硅和富铁相电磁分离研究

去除电热法生产的一次铝硅合金中的硅和富铁相非常重要。在交变电磁场下加锰处理,进行了一次铝硅合金的定向凝固处理,主要研究了电磁场下不同加锰量对一次铝硅合金中的硅和富铁相的去除效果。结果表明,一次铝硅合金加锰后,锰与富铁相结合生成金属间化合物,并在电磁力的作用下形成偏析,与初晶硅一同富集在铝硅合金的底部。当Mn/Fe摩尔比达到1.2时,针状富铁相转变为"汉字"状和块状。通过电磁场加锰可以分离去除一次铝硅合金中91.8%的杂质铁,同时初晶硅呈长板状和块状分布在合金底部。     

Fe相及其形貌对共晶Al-Si合金性能的影响

应用光学显微镜、万能拉伸实验机及XRD等,研究了不同Fe含量及其Fe相形貌对共晶Al-Si合金(ADC12)组织性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)及能谱分析了Fe相的含量、形貌及铸件中Fe等元素的面分布。试验发现,随着Fe含量的上升,铸件的抗拉强度及伸长率逐渐下降;当Fe的质量分数在1·0%左右时,其抗拉强度急剧下降,伸长率也下降很多。在Fe含量高的Al-Si合金中按一定的w(Mn)/w(Fe)比加入Mn,使铁相形貌由针状向块状和“田”字状转变,铸件的抗拉强度提高180%。     

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。     

Mn、Sr对铝硅合金中铁相的影响

研究了Mn、Sr元素对低铁(质量分数为0.5％)和高铁(质量分数为1％)铝硅合金中铁相的影响,分析了A1-Fe-Si相的成分及形态.结果表明:随着Mn元素含量的增加,铝硅合金中针状铁相逐渐减少,而鱼骨状铁相逐渐增多;Sr元素的添加并不能改变铝硅合金中的铁相形态,但能使合金内共晶Si相的形态由针状变成纤维状;复合添加Mn、Sr元素后,铝硅合金中α-AlFeSi相均匀分布于α-Al枝晶中,且尺寸比单独添加Mn的合金更为细小.     

Mn元素对热浸镀Al-10Si-2Fe合金镀层显微组织的影响

在高强钢热浸镀铝硅合金中,通常会有一定量Mn溶解到镀液中,对镀层凝固组织产生影响。本文研究了热浸镀用Al-10Si-2Fe合金中Mn元素对凝固组织及富铁相的影响规律。结果显示,随着Mn含量的增加,铝硅合金中富铁相形貌转变过程如下:针状→汉字状→星状→多边形。借助Pandat软件在热力学层面解释了Mn添加后铝硅合金中β-Al_9Fe_2Si_2相向α-Al_8(Fe,Mn)_2Si相转变的原因。此外,给出了添加Mn后的渣量计算结果,认为铝硅熔液中最佳Mn含量(质量分数)应为0.8%～1.0%。     

高铁含量挤压铸造铝铜合金中富铁相演变及对拉伸断裂行为的影响

采用拉伸性能测试、扫描电镜、透射电镜、深腐蚀、定量金相等技术手段研究了不同Fe含量的挤压铸造铝铜合金中富铁相演变规律及对合金拉伸断裂行为的影响。结果表明:随着Fe含量的增大,合金力学性能急剧下降,这主要是由于针状富铁相逐渐增多,富铁相体积分数的增多及尺寸的增大,同时铝基体里面的强化相减少。汉字状的α-Fe和Al6(Fe Mn)对高铁含量的合金性能危害性不大,这主要是由于汉字状的α-Fe和Al6(Fe Mn)中的枝晶臂与铝基体的界面结合能力更强,同时阻碍拉伸过程中裂纹扩展。而粗大针片状的β-Fe和Al3(Fe Mn)在拉伸过程中容易导致应力集中,成为裂纹的起源,同时在合金凝固过程中阻碍补缩通道形成铸造缺陷,从而恶化合金力学性能。挤压压力可以减少针状富铁相,并使针状富铁相高径比增大,同时细化富铁相尺寸。所有这些因素都能够减少富铁相本身开裂的趋势,同时增大富铁相与铝基体界面的结合力,从而提升合金力学性能。     

Mn元素对硼钢热浸镀Al-Si镀层组织的影响

硼钢热浸镀铝硅合金时,通常会有一定量Mn溶解于镀液中,对热浸镀镀层组织及合金层产生影响。研究了热浸镀用Al-10Si-2Fe合金中Mn元素对镀层组织及合金层的影响。结果表明:Mn元素的添加能够改变铝硅层中富铁相的形貌,当添加质量分数为0. 8%的Mn时,针状富铁相完全转化为汉字状的富铁相。Mn元素的添加也会对铝硅镀层中合金层的厚度产生影响,即随着Mn含量的添加,合金层及Fe_2Al_5层的厚度先增加后减小,Mn的质量分数为0. 8%左右时合金层及Fe_2Al_5层最厚。