半固态法制备铝硅复合材料

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1、封面页页码：T-745半固态金属加工制作原位的Si/Al复合材料翻译原文作者H.Wang工程与测绘学院，南昆士兰大学，图沃柏，QLD4350，澳大利亚作者：H.Wang，工程和测绘学院，南昆士兰大学，图沃柏QLD4350;澳大利亚;电话：+61-7-46312549传真：+61-7-46312526电邮:wangh@usq.edu.au关键词：铝-硅合金;过共晶铝合金;原位铝基复合;半固态金属加工;ALP细化。半固态金属加工制作原位的Si/Al复合材料H.Wang工程与测绘学院，南昆士兰大学，图沃柏，QLD4350，澳大利亚过共晶铝硅合金，可被视为与初生硅为增

2、强相的原位复合材料。在本文中，我们使用半固态金属加工技术生产这种原位的Si/Al复合材料。过共晶Al-Si合金，AlSi17Cu5Mg0.55，被熔铸成永久模控制凝固条件。在复合材料，观察初生Si颗粒共存与初生α-Al粒子均匀分散在Al-Si共晶的矩阵。硅粒子的结构可以控制由ALP细化和热细化，并可以通过控制半固态部分重熔的α-Al粒子。关键词：铝-硅合金;过共晶铝合金;原位铝基复合;半固态金属加工;ALP细化。引言过共晶Al-Si合金可视为自然初生硅基质金属原位复合材料作为增强相。他们结合起来，如良好的延展性，良好的导热和导电性，高韧性等性能得益于其金属基体

3、，同时兼有硅增强相的属性，如高耐磨性，高的屈服强度和较低的热膨胀。材料在汽车上的应用吸引了越来越多的兴趣，尤其是在严重磨损部件，如活塞，缸体，泵体和压缩机[1,2]。然而，其使用一直得到了锻炼，特别是一些困难，他们的高潜热和由此产生的凝固时间长，导致模具磨损，难以控制的大小和初生Si相[3]分布。在过共晶Al-Si合金，硅晶体，一旦核，可以成长为一个大型和不规则的大小。在处理金属基复合材料时半固态金属加工是个很有有吸引力的方式，增强相在半固态原料生产可预先控制。在随后的半固态铸造工艺，铝基重熔而硅粒子保持稳固，因此保留在最后半固态铸件初始Si结构[4,5]。此

4、外，采用半固态铸造，浇注温度和热含量非常减少，从而导致减少模具磨损和总收缩。关于已使用电磁搅拌,机械搅拌[6]和超声波治疗[7]技术来生产初生硅粒子细小的的过共晶铝硅合金的报道[2]。本文提出了在原位的Si/Al复合材料半固态金属加工生产的结果。实验本次实验准备使用商业纯度较高的的铝，硅，镁和铜过共晶铝硅合金,它的正常成份是AlSi17Cu5Mg0.65。将该材料合理放置在感应炉里。熔体被提高到750°C，然后以氩气为10分钟通过石墨枪冒泡脱气。磷化铝用于细化初生硅相使其在P75ppm的水平，通过增加中间合金棒ALCUP。ALCUP是准备的中间合金有效成分为磷

5、化铝。将熔体不包含磷化铝投入专为快速加热及萃取而设计的钢模具。第一个模具是直径50mm,深70mm的圆柱形空腔，以获得较低的冷却速度,另一个模具是直径20mm深200mm的圆柱形空腔具有较高的冷却速度。浇注温度为770℃，模具温度为200°C。这是在熔融盐浴中进行半固态重熔的铸件切取的圆柱样品(直径20mm,高度10mm)的截面图。盐浴具有良好的热接触可以实现快速加热（约15°C/S）。样品在等温半固态相区进行保持570°C,保温10min，然后在冰水中淬火以检查其微观结构。金相样品的制备采用了0.05微米的胶体二氧化硅的最后抛光阶段的一个标准程序。使用光学显

6、微镜的样品的微观结构进行了审查。请键入文字或网站地址，或者上传文档。试验结果铸态组织图1所示为铸态组织和没有磷化铝细化的材料，并在两个不同尺寸的模具，它是指两个不同的冷却速率凝固。该组织由初生Si颗粒，主树突状的α-Al粒子和Al-Si共晶的。从相图是没有预料到的初生Si和初生α-Al相共存。特殊设计的模具，在凝固过程中具有很高的吸热能力从而避免了“爆炸式”增长的硅相[3]。磷化铝是非常有效的细化初生Si相。如果没有的磷化铝细化，约100微米的硅粒子的大小和分布并不均匀（图1a和b）。硅粒子的大小，后磷化铝此外，显着降低到约40-50微米非常均匀分布（图1c）

7、。高冷却率进一步降低到20微米的颗粒大小。组织中的α-Al颗粒，磷化铝的影响有点不太显着。无论是否含有样品是否添加了磷化铝α-Al粒子区别不大。目前还不清楚这是否反映了在初级铝的组成部分，减少或仅仅是一个明显的共晶硅在高的冷却速度存在不同的生长特性造成的影响，也导致出现一个略小的铝树突。结合磷化铝细化，当具有较高的冷却速度时，硅粒子平均粒径小于20微米，被均匀地分散在铝基中，得到非常精细和均匀的复合材料结构如图1d所示。ab-cd图1-铸件样品的微观结构，（a和b）没有磷化铝细化,（c和d）磷化铝细化;（a和c）低冷却速率;（B和D）高的冷却速度。半固体微结构

8、这些铸件样品在等温半固态相区进行保持5