alpsi中间合金及其变质处理技术的研究

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1、山东大掌硕-A"掌位Ye"文AI．P-Si中间合金及其变质处理技术的研究摘要为解决AI．si合金变质过程中环境污染和变质效果不稳定的问题，本文利用金相及电子探针微量分析仪(EPMA)等手段研究了A1．P．Si中间合金的合成原理及其对Al，si活塞合金的变质处理技术。本课题的研究能够为活塞行业提供更加有效的变质工艺路线及技术支持。本文提出了用“两步法”制备A1．P．Si中间合金的新工艺，即首先制备出Cu-Si．P合会中间体，然后以此做为p的主要载体，加入到铝熔体中制备出A1．P．Si中fBJ合会。在工业生产条件下，用该工艺成功地制备出含磷量达3．5％的A1．P．

2、si中间合会，其基体上均匀分布着尺寸为微米级的AlP颗粒，可以直接作为初晶Si的异质核心。Al—P—Si中间合会对Al-Si活塞合金具有有良好的变质效果。但研究发现AI．P—Si中『日J合余对共晶和过共晶Al—si合金变质机理存在差异：过共晶A1．Si合金变质是AlP异质形核机理，而对于共晶Al—Si合金而言，一方面需要AlP异质晶核促使初晶的析出，另一方面还需要部分P原予以固溶形式存在，以影响si相的结构和形念。研究发现Al—si合金熔体中的Ca能使P变质效果失效，甚至出现反常的Na变质效果。ca能与合金熔体中的P反应形成caxP，sh化合物，这些化合物不能

3、作为仞晶si的结晶基底，从而抑制了P变质作用的发挥。用C2c16精炼处理可以除去合会中的大部分的杂质ca，从而恢复P变质效果。随着合金中ca含量从100ppm降到12ppm，初晶si的平均尺寸由31．7“m减小到16．2岬。当ca含量低于50ppm时，57ppm的P含量即可达到良好的变质效果。熔炼过程中，Mg的加入顺序会影响P变质效果。经过P变质处理的近共晶AI—si合会中再添加1．2％的合金元素Mg后，Mg会优先与P结合，形成比AlP更稳定的、不能作为初晶Si结晶核心的镁、磷、硅的二元或多元化合物，从而削弱P变质效果。共晶A1．si合金中先加入1．2％的Mg

4、后，熔体中会形成相对稳定的M92Si以及W(A14MgsCu4Sh)等含Mg化合物。这些化合物难以与P化合，从而对P变质效果的影响减弱。山东大学硕士学位论文ZLl09合会中加入O．15％的A1．5Ti．1B中间合金后，一方面细化了共晶团晶粒：另一方面，AITiB中间合金中的n或TiB2与Al—Si活塞合金中的合金元素形成其它强化相，分布于基体中，从而使常温抗拉强度提高了约50MPa。提高A1．5Ti．1B中问合金的加入量，初晶si尺寸反而变大，强度的提高幅度也降低。工业生产应用表明，用A1．P．Si中间合金和相应的变质处理技术可达到变质效果的高效性和稳定性，并

5、彻底消除了环境污染问题，而且具有降低铝耗和操作简便等优点。目Ij{『，AI．P．Si中间合金已在山东滨州渤海活塞有限公司等国内40余家活塞生产企业推广应用，产生了明显的经济和社会效益。关键词：AI．P—Si中间合金，AlP，AI．Si合金，变质处理，初晶Si山东大学硕士掌位论文STUDYONA1．P—SiMASTERALLOYSANDMODIFICATIONTREATMENTTECHNIQUEABSTRACTInthispaper,thesyntheticalprincipleofA1·-P·-Simasteralloysandtheirmodificatio

6、ntreatmenttechniquehavebeeninvestigatedtoachievestablemodificationeffectandavoidenvironmentalpollutionsiningotmetallurgyA1一Sipistonalloys，usingopticalmicroscopy(OM)andelectronprobemicro-analyzer(EPMA)，etc．Thiswilloffermoreeffectivemodificationroutesandtechnicalsupportforthepistonind

7、ustry．AhighefficientAI—P—Simasteralloyhasbeendevelopedby“atwo-stepprocess”．inwhichCu—Si—PmasteralloysarefirstlypreparedasaIlintermediacontainingPandthenaddedintoAImelts．SOthataAI—P—SimasteralloywithPcontentof3．5％Canbeproducedunderindustrialcondition．Therearelargenumbersofmicrondimen

8、sionAlPcompounds，wh