alsi系合金的熔体温度处理及其凝固过程研究

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1、中文摘要摘要灿．si合金是铸造铝合金中最重要的一个系列，具有广泛的应用基础。为克服其传统组织细化方法的不足，熔体温度处理细化灿．si合金组织的研究引起人们的关注。但目前的研究主要集中于具体亚共晶成分商用铝合金和过共晶A1一si合金，研究缺乏系统性。本文结合示差扫描量热(DSC)分析实验，较系统地研究了m-si系合金的熔体温度处理对其凝固组织的影响及舢．si系合金的熔体结构，研究结果对相关研究具有重要的理论和实际指导意义。实验结果表明：亚共晶AI．7％Si合金在750．1100℃进行熔体温度处理时，过热温度对二次枝晶的细化作用不明显，而组织的均匀性随着过热温度的升

2、高而变好：熔体处理温度的高低对合金凝固过程产生影响，熔体温度处理时的非平衡弛豫过程和不可逆过程使熔体状态变化出现滞后效应，从而影响凝固界面形态的稳定性。当过热度低时，界面稳定性随过热温度的增加而提高，当过热度超过临界过热度时，界面前沿成分过冷区增大，导致界面稳定性随温度升高而降低；等温处理时，随着保温时间由短到长，减少了熔体中形核质点的数目，使得凝固过程中形核过冷度增大，从而降低了界面的稳定性，导致800℃温度处理时a(A1)枝晶体积分数增加。共晶A1．12％Si合金在750．1100℃温度范围的熔体温度处理实验结果表明：凝固组织随过热温度的升高总体上呈现出细化

3、、均匀的趋势；在多数温度处理下的组织中都发现了口口，)枝晶与初晶si共存的“晕圈”现象；经1000℃熔体热处理后的凝固组织中，a(AO枝晶消失，组织中没有晕圈出现；800℃熔体处理时，随着保温时间由短到长，组织中的a(A0枝晶经历了破碎到完整的过程。过共晶A1．20％Si合金在750．1100℃温度范围的熔体温度处理实验结果表明：随着过热温度的提高，初晶硅颗粒的尺寸出现由小变大，然后又变小的规律：经过1100℃熔体处理后，初晶硅的析出明显受到抑制，尺寸大为减小，并有球化趋势：800℃熔体处理时，随着保温时间的延长，初晶硅颗粒的尺寸由小变大，延长保温时间的作用等同

4、于适当提高过热温度的作用；凝固组织中观察到了五瓣星状初晶硅。对不同成分的越一si合金所进行的大量DSC实验结果表明，该合金在液态区域存在额外的热效应，说明合金在液态时发生结构变化。在所有成分越．si合金中的升温阶段均发现存在额外热效应，分析认为其主要是由于母体越的熔体结构的变化而引起的；在过共晶A1．20％Si合金熔体处理后的降温过程中发现了熔体的结构变化，分析认为这主要是由熔体中的si．si原子团簇的不断产生和分解造成的。重庆大学硕士学位论文研究表明，Al—si合金熔体结构在液相线以上可分为三个区域：高于上l临界温度的成分结构均匀区，处于上、下临界温度之间的结

5、构转变区，低于下临界温度的成分和结构不均匀区。合金的熔体结构将对其凝固组织产生遗传影响，熔体中的原子集团是合金的性质由液态向固态传递的载体。关键词：熔体处理，AJ．si合金，凝固组织，熔体结构，原子团簇Ⅱ英文摘要ABSTRACTm—Sialloyisoneofthemostimportantcastingaluminumalloys，whichhasbeenwidelyused．Inordertoovercomeitsdisadvantageintraditionalrefiningmethod，theresearchonmelttemperaturetreat

6、mentasarefiningmethodhascausedwideresearchers．However,thepresentresearchesarefocusedoncertaincommercialhypoeutecticaluminumalloysandhypereutecticA1一Sialloyanddonotformacompleteresearchsystem．AccordingtoalotofDSCexperiments，themelttemperaturetreatmentofA1．Sialloyanditseffecttomierostr

7、uctureareinvestigatedsystematicallyinthispaperandtheresearchresultsmaybeofsignificanceInboththeoryandpractice．TheexperimentresultsshowthattheeffectofsuperheatingtemperatureonsecondarydendritespacingisunnoticeablewhenAI一7％Sialloyissuperheatedinthetemperaturerangeof750-1100"C．Dendritem

8、orphologiesb