Al-P中间合金的变质特性及变质机理探讨

通过在众多活塞厂家应用表明：A1-P中间合金无污染、无反应渣，变质效果好且稳定；节约能源，降低铝耗，综合成本低，克服了当前变质的缺点，有着广阔的应用前景。本文还探讨了A1-P中间合金的变质机理。     

TiC对新型Al-P中间合金变质效果的促进作用

本文研究了自制新型Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si的变质作用。发现该Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si合金都具有优良的变质效果。同时还发现，当铝合金熔体中存在TiC颗粒时，Al-P中间合金对两类Al-Si合金的变质效果会增强。当Al-24Si合金中TiC含量为0.03%时，初晶Si的平均尺寸由原来的47μm降为41μm，最大尺寸由原来的75μm降为55μm；加入Al-P中间合金和TiC颗粒后50分钟，就可以出现变质效果，时间再延长，变质效果也不会有更大的提高，当Al-12Si合金中TiC含量为0.03%时，初晶Si的平均尺寸幅度原来的50μm降为30μm,Al-P中间合金变质剂在铝合金活塞中有较好的应用。     

Al─Si合金中共晶硅生长形态的研究

用氮气雾化法制取了Ａｌ─１２．５４％Ｓｉ合金微粒，再加热至７００℃进行重熔处理；又对加锶变质的Ａｌ─１３．２３％Ｓｉ合金熔体进行了直流电处理．用扫描和透射电镜研究了不同处理条件对Ａｌ─Ｓｉ合金中共晶硅生长形态的影响，且从理论上分析了快冷所引起的共晶细化和锶与直流电处理的变质作用．试验结果表明，氮气雾化法与重熔处理的试样中，共晶硅呈球状和条状，加锶变质的共晶硅为弯扭的纤维状，直流电熔体处理后共晶硅呈圆球状，其颗粒尺寸在２０～２５ｎｍ范围内．     

Al-5%Ti-0.07%B对Al-Si活塞合金组织和性能的影响

研究了Al-5％Ti-0．07％B中间合金对共晶Al-Si活塞合金组织和力学性能的影响。结果表明，加入Al-5％Ti-0．07％B中间合金能细化共晶团。当加入时间不超过10min时，合金的初晶Si得到细化，硬度和抗拉强度都有所提高，当加入时间超过30min，合金的初晶Si和共晶Si都明显粗化，室温抗拉强度略有降低，硬度和高温抗拉强度略有提高。     

TiC/Al和SiC/Al中间合金对Mg-Al系合金晶粒的细化

研制出两种新型的Mg-Al系合金晶粒细化剂——Al-4％TiC和Al-10％SiC中间合金。结果表明：这两种中间合金对Mg-Al系合金均有良好的晶粒细化作用。向AZ63合金中加入1％的TiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约2mm减小至250μm左右；向AZ31合金中加入0．5％的SiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约600μm减小至200μm左右。分析认为，表面覆有Al4C3过渡层的TiC和SiC颗粒可以作为α-Mg的结晶核心，同时SiC颗粒本身也可以作为α-Mg的异质结晶核心。大量异质结晶核心的存在是导致α-Mg晶粒细化的主要原因。     

(Al2O3+TiB2)/ZL202复合材料的制备和力学性能

采用原位熔体反应合成法制备了(Al2O3 TiB2)/ZL202复合材料.用电子探针对复合材料的微观组织进行观察.结果表明:增强相TiB2颗粒主要分布于晶界上,与CuAl2相交织在一起,尺寸在1 μm左右,呈现圆球形,Al2O3颗粒约在3 μm左右,呈现规则的颗粒或圆球状,且彼此分离,界面干净.对铸态复合材料室温抗拉强度和硬度的测试发现,两相颗粒增强的复合材料都较单一颗粒增强复合材料要高.经过T6处理后,(Al2O3 TiB2)/ZL202复合材料的抗拉强度由221.0 MPa提高至339.6 MPa,提高幅度达53.67%,其延伸率降低至2.60%.     

Al-P中间合金对共晶和过共晶Al-Si合金的变质机制

探讨了Al—P中间合金对共晶及过共晶Al—Si合金的变质特点,P在Si相中的存在形式、分布规律及变质机制．实验表明,Al—P中间合金可有效地细化过共晶Al—Si合金中的初晶Si,使该合金的σb．20℃和δ20℃分别提高19．0％和125％．对共晶型Al—Si合金而言,Al—P中间合金可促使析出细小的初晶Si,获得过共晶型组织,并将针片状的共晶Si变为短杆状,从而使该材料的σb,20℃和σb,300℃分别提高11．1％和18．9％．Al—P中间合金加入到过共晶Al—Si合金中,P主要以AlP形式存在于初晶Si内部;加入到共晶Al—Si合金中的P分别以AlP和原子态P存在于Si相内．P对过共晶Al—Si合金变质是以AlP异质形核机理为主;而P对共晶Al—Si合金的变质是以AlP异质形核和原子态P影响Si相形态两种机制共同作用的结果．     

Al-8Ti-2C对Al-P中间合金变质效果的促进作用

研究了自制Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si的变质作用，发现该Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si合金都具有优良的变质效果。同时还发现，当铝合金熔体中加入Al-8Ti-2C中间合金时，Al-P中间合金对两类Al-Si合金的变质效果会增强。当Al-24Si合金中TiC含量为0．03％(以Al-8Ti-2C中间合金方式)时，初晶Si的平均尺寸由原来的47μm细化为41μm，最大尺寸由原来的75μm降为55μm；加入Al-P中间合金和TiC颗粒50min后，就可以出现变质效果，时间再延长，变质效果也不会有更大的提高。当Al-12Si合金中TiC含量为0．03％时，初晶Si的平均尺寸由原来的50μm变为30μm。     

Ca对共晶Al-Si合金磷变质效果的影响

利用金相和电子探针微量分析仪(EPMA)等手段研究了共晶Al-Si(ZL109)合金熔体中Ca对Al-Si合金变质效果的影响.结果表明:合金中的Ca能使P变质失效,甚至出现类似Na变质处理的效果.分析表明:Ca能与合金熔体中的P形成比AIP更稳定的CaxPy化合物,从而抑制了P变质作用的发挥;C2Cl6精炼可使CaxPy化合物分解,重新形成AlP,从而使P变质效果得以恢复.     

(TiB2+SiC)/ZL109复合材料的制备及其力学性能

采用搅拌铸造和原位反应合成相结合的方法制备出(TiB2 SiC)/ZL109复合材料.对该复合材料的显微组织观测表明,SiC颗粒与TiB2颗粒分布较均匀.通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现TiB2、SiC两相颗粒增强AlSi基复合材料的硬度明显比单一颗粒增强复合材料提高,而其拉伸强度也略有提高,弥补了单一SiC颗粒增强铝基复合材料UTS降低的不足.(TiB2 SiC)/ZL109复合材料较基体合金ZL109硬度提高了34.8%.