锶、锰对改善铸造铝硅合金中铁相有害作用的研究

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1、摘要铸造铝硅合金是一种广泛应用于航空航天、汽车等工业领域的合金材料。铁是铸造铝硅合金中最主要的杂质元素，硬而脆的针状Fe相会大幅降低合金的力学性能。目前，为了消除其有害影响，工业上采取了一些除铁净化措施，但其效果却不甚理想，因此改变Fe相形貌成为降低其危害性的重要技术途径。本文采用添加中和元素Mn和变质元素Sr的方法来改善铝硅合金中的Fe相形态。利用XRD、金相显微镜、EPMA和INSTRON5882材料试验机等测试手段系统研究了Sr、Mn及其复合加入对铸造铝硅合金试样的微观组织和力学性能的影响，分析了St、Mn对合金中Fe相形貌的改善作用机制，探讨了合金中Fe相析出及其形态

2、的影响因素，以及针状厣．Fe相和Sr化合物对气孔形成的影响。试验研究发现，添加Sr不能将针状口．Fe相转变为汉字状a．Fe相，但能使粗大的针状Fc相产生弯曲、断裂与分解。添加Mn能将口．Fe相转变成口．Fe相，并使Fe相总的体积含量增加；随着Mn加入量的提高，汉字状Fe相的数量不断增加，而针状Fc相的数量则不断减少。复合添加Sr和Mn时，Mn对针状Fe相形态的改善作用要比Sr的大，而且Mn元素还可能抑制了Sr对针状Fe相的碎裂与溶解作用。Fe元素含量对A1．12Si合金力学性能的影响最大，Mn次之，Sr最小。同时添加Sr、Mn元素，能中和Fc带来的不利影响，提高合金的力学性能

3、。最适宜的加入量为：ro(Mn)／r．o(Fe)--1．1～1．3，oD(so=o．12％。在铝硅合金中，Fe相析出形态主要有：粗大针状、细小针状、粗大汉字状、细小汉字状和鱼骨状等。粗大、细小针状p．Fe相分别经舢．卢共晶反应、～．Si≯共晶反应生成；后三种Fc相都属于口．Fe相，经舢_口共晶反应或～屯书共晶反’应生成。添加Mn形成的口．Fe相实际上是AISiFeMn四元金属间化合物，由Mn原子固溶到针状口．Fe相之中并依附在其上生长而成。观察合金的微观组织，发现块状A12Si2Sr化合物常常与针状夕．A15FeSi相接触。大多数的气孔分布在针状．声．Fe相的聚集区，而在汉字

4、状口．Fe相附近几乎没有气孔，表明口．ICe相晶粒是气孔形成的潜在地点，与合金成分无关。同时在气孔的周围和内部存在含sr化合物，对气孔的形成有一定作用，这也可能是Sr变质铝硅合金中气孔广泛分布的原因。关键词：铝硅合金，铁相，锶，锰AbstractAluminium—siliconcastingalloysarewidelyusedinsuchindustrialfieldsasaerospaceengineeringandautomotivemanufacture．IronisthemostcommonimpurityinA1一Sialloys，andthefragileir

5、onintermetallicphaseplateletsdeterioratethemechanicalproperties．Now,thepurificationeffectisunpeffectwithironremovalmethodinindustry,SOthekeyofeliminatingtheharmfuleffectisthemorphologyofironphasecouldbetransformed．Inthethesis，additionofmanganeseandstrontiumweremadetoimprovethemorphologyofir

6、onphaseinA1-Sicastingalloys．TheeffectsoftheseelementsadditionsonthemicrostructureandmechanicalpropertiesinthealloyswereinvestigatedcomprehensivlybyXRD，OM，EPMAandINSTRON5882EUMTS，etc．ThemechanismofSr,Mnandtheirinteractiononironphasewereanalyzed．Theinfluencingfactorsofprecipitationandmorpholo

7、gyofironphasesandtheeffectof．§·FeplateletandSrcompoundontheformationofporosityarealsodiscussed．TheresultsshowedthatSradditioncan’ttransformironphasefromneedle—like户toChinesescript-likea，butcauseaphenomenaofbend，crackanddissolutiononironphases．Theaddition