复合变质对过共晶Al24Si合金组织的影响

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1、《铝加-r)2008年第3期总第182期技术工程复合变质对过共晶AI一24％Si合金组织的影响余国勋1。李华基1，张晓萍2【1．重庆大学机械工程学院，重庆沙坪坝400044；2．富士康科技集团，深圳518109)摘要：对过共晶AI一24％Si合金进行了单一磷、稀土及磷和稀土双重复合变质处理?实验表明．磷和稀土双重复合变质能够有效的细化合金的组织，变质后合金中的初晶硅晶粒平均尺寸南变质前的60“m变为201zm，且分布均匀，共晶硅也由长针状变为短杆状。同时对磷和稀土的双重复合变质机理做了初步探讨。关键词：过共晶铝硅合金；复合变质；晶粒细化；变质机理中图分类号：TGll3文献标识码：A文章编号：

2、1005--4898(2008)03—0045-04过共晶铝硅合金具有优良的铸造性、且线膨胀系数小。耐磨性好、广泛用于汽车活塞、缸体等零件㈣1。然而未经变质处理的过共晶铝硅合金，其主要组织是初生组织和共晶组织。初晶硅呈粗大的多角形板状。共晶硅呈针条状。严重的割裂了合金基体，使合金变脆，机械性能特别是塑性显著降低，切削加1：性能也变差。冈此需要对过共晶合金进行变质处理来改善其组织形貌．进而提高材料的机械性能。理想的过共晶铝硅合金的变质处理必须满足j点要求：一是将初生硅细化到501．Lm以下，且分布均匀，不出现偏聚现象；二是应使共品硅同时被变质成点状或杆状；i是在变质处理及随后的浇注过程中不造成

3、对环境的任何污染l蚓。1实验1．1实验材料试验用原材料分别为A199．70铝锭，Si—l结晶硅。M999．95镁锭。Zn99．9锌锭，Al一50％Cu和Al一10％Mn、A1一Ti5％B2中间合金。变质剂为Al一3．5％P、AI一10％RE(富铈混合稀土)，分别按熔体总重的百分数加入进行变质处理。实验用合金成分(％)设计为含Si：22—25，Cu：0．5—1．5，Mg：0．5～1．5，Mn：<0．5，Fe：<0．8，Ti：0．2，Zn：<0．5，AI余量。1．2实验方法采用SG2—5—12型电阻炉和12。石墨坩埚进行熔炼。先把约112的铝料加入坩埚中于720。t2下进行熔化，当铝料成浆糊状时

4、，升温至880℃，把结晶硅压入铝液中．并把余下的铝料加入坩埚中，当硅完全熔化后。均匀搅拌合金液，随后降温到820。C，依次加入A1一Mn、AI—Cu和Al—Ti—B中间合金以及锌：待这些合金完全熔化后。降温至8000C左右，用钟罩压入镁，使其充分熔化并搅拌足够长的时间。让镁完全熔入合金液：最后降温至720℃加入六氯乙烷进行精炼处理(加入量为0．5％．O．8％)。精炼时间在10．15min，随后静置10—15min，扒渣后进行变质处理，变质处理具体工艺流程如表1所示。表l变质处理工艺加入含量变质温度试样号变质剂(％)(oC)l’未变质∥A1-3．5％PO．1P＆403’Al—lO％RE1．0R

5、E840矿A1—3．5％P、AI一10％RE0．IP、1．ORE8401．3金相实验取相同的浇注部位的未变质和经过变质处理的试样在十磨砂纸上磨成镜面，然后进行机械抛光．经I％HF腐蚀后在X3P一6A型光学显微镜上进行观察。作者简介：余国勋(1982-)。男，广东东芜人，硕士研究生，主要从事高性能铝镁合金及其成型技术的研究。收稿日期：2008*24‘·45·余国勋。等：复合变质对过共晶A1-24％Si合金组织的影响技术工程2实验结果与分析2．1金相组织·46·图1、图2、图3和图4分别为1。、2。、、3。、和44材料的金相组织。从图1可以看出．未经变质的过共晶AI一24％《铝加-r)2008年

6、第3期总第182期技术工程Si合金组织中存在的初晶硅多为粗大的板块状。其平均尺寸在60斗m以上，分布很不均匀，其共晶硅分布也很不均匀，呈长针状。通过比较图2．图4．可以看出经过P变质处理后，过共晶铝硅合金组织表现为较好的均质性。而且初晶硅几乎为不规则的多边形，尺寸减小，大小在25／乩m之间，共晶硅呈短杆状，但是分布不均：经过RE变质处理后，过共晶铝硅合金组织细化不是很明显，有少量针状硅细化。但大多数初晶硅相仍呈块状。尺寸在501_Lm左右。共晶硅呈网状；而经过P+RE复合变质处理后．过共晶铝硅合金组织表现为很好的均匀性，初晶硅为不规则的多边形，分布均匀，尺寸大大减小，基本在201沮m左右，变

7、质初晶硅的同时共晶硅也得到了变质，其分布均匀。长针状共晶硅基本全部断列，呈短杆状分布。2．2变质机制分析磷的变质机制普遍认为是异质核心作用。磷作为初晶硅常用的有效变质剂．在合金液中容易与铝反应生成熔点较高(AlP的熔点在10000C以上1的AlP化合物。据赵玉涛对过共晶A1—23wt．％Si合金中硅相生长的研究发现：磷除了起异质核心作用外，还吸附在晶硅面上，使其产生多重孪晶，使初晶硅形貌由树枝状一>开花状一>