稀土对a356晶粒细化新机制的研究硕士论文

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1、分类号：密级：公开学号：20090126单位代码：10407硕士学位论文论文题目:稀土对A356晶粒细化新机制的研究研究方向新材料制备技术及理论专业名称材料学研究生姓名黄美艳导师姓名、职称刘政教授2012年5月30日江西·赣州摘要半固态成形(SSM)是一种优于传统固态金属成形和液态金属成形的近终成形技术，具有许多独特的优点，如近(净)终成形、产品高质量和高性能以及工艺节能等，是21世纪最有前途的金属材料加工技术之一。半固态金属加工工艺的工艺特征是由材料的微观结构来决定的；半固态成形技术的关键是制备非枝

2、晶结构的半固态金属材料，要求其微观组织为细小、均匀、呈近球状的非枝晶组织。亚共晶铝硅合金中初生α-Al相和共晶硅相的尺寸和形貌决定了半固态成形零部件的最终性能。晶粒细化法是一种很有发展前途的半固态金属成形新技术，而该工艺的技术关键是选择合适的晶粒细化剂。本文选择了有显著改善铝合金的金相组织、细化晶粒、去除铝合金中气体和有害杂质、减少铝合金的裂纹源等作用的稀土作为细化剂，通过金相显微镜、定量金相分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段研究了稀土对广泛应用于半固态成形的A356铝合金的细化作用的新机制。在此基

3、础上，综合化学细化法与熔体温度处理工艺制备了A356半固态浆料，通过正交试验手段全面分析这两种工艺对A356铝合金半固态组织形貌的影响，并初步得出稀土添加量，保温处理温度、时间与半固态显微组织参数之间的较佳匹配。研究结果表明：稀土镧和铈对A356合金的初生相α-Al均有细化作用，同时对共晶硅也有变质作用。且稀土铈的细化效果比镧的细化效果好。其中可总结出稀土的细化机理为：稀土与铝发生共晶反应后生成了α-Al和铝稀土化合物。其中，先析出的α-Al可作为铝硅共晶反应α-Al的形核核心，而与α-Al有共格或半

4、共格关系的稀土化合物可作为α-Al异质核心，起到细化的作用，与α-Al没有共格关系的铝稀土化合物固溶在晶界，阻碍晶粒的长大，从而起到细化晶粒的作用。通过正交试验并结合金相组织定性和定量分析研究了化学细化、半固态等温处理等过程的细化剂添加量、半固态等温处理温度和半固态等温处理时间等工艺参数对半固态组织演变的影响。研究结果表明：稀土加入量是A356初生相α-Al大小和圆整程度的主要影响因素；次要因素是保温温度，最后是保温时间。试验的最佳工艺参数为：镧加入量0.7%，保温温度为580℃，保温时间3min。其

5、形状因子达到0.84，晶粒平均等积圆直径为48.60μm。最佳稀土Ce加入量为0.5%，最佳保温温度为580℃，保温时间3min。其平均等积圆直径为29.59μm，平均形状因子为0.82。关键词：A356铝合金；半固态；稀土；细化机制；α-AlIAbstractSemi-solidmetal(SSM)processing,asanewnear-netshapingtechnology,takesadvantagesofbothliquidandsolidformingprocesses.Itisone

6、ofthemostimportantprocessingsttechnologiesin21centuryduetoitsadvantages,suchasnearnet-shapeforming,highqualityandperformanceofproducts,andenergy-saving,tonameafew.Theprocessfeatureofsemi-solidmetalprocessingtechnologyisdecidedbythemicrostructureofmateri

7、als.Forsemisolidmetalforming,itiscrucialtoproducesemi-solidmetalmaterialsthathavenon-dendriticstructure.ThekeytoSSMisfabricatingthesemi-solidmaterialswithfine，uniformandsphericalmicrostructure.Thefinalperformanceofsemi-solidformedpartsisdecidedbythesize

8、sandshapesofprimaryalphaAlandeutecticsiliconphaseofhypoeutecticAl-Sialloy.Grainrefinementmethodisanewtechnologyofsemi-solidmetalformingwhichhasbrightdevelopingprospect.Thetechnologicalkeyofitischoosingtherightgrainrefiner.Inthisp