铝硅合金细化变质处理.ppt

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1、铝硅合金细化变质处理张绪平铝硅合金细化变质处理一、实验目的1.熟悉A1-Si合金的组织演变的物理化学过程。2.熟悉A1-Si合金的熔炼、精炼、细化和变质处理过程。3.了解A1-Si合金晶粒细化和组织变质处理的基本原理和方法。4.了解细化剂和变质剂对A1-Si合金组织的影响。二、实验原理概述1.Al-Si合金概述如汽车工业，正面临着三大问题：能源、公害及安全，其中能源问题最为突出节能的有效途径是提高发动机效率，减少汽车行驶阻力，改善传动机构，降低汽车自重等。特别是一些关键零部件材料，如汽车发动机连杆、活塞空调压缩机、叶片等运动部件，其材质轻量化在降低燃料消耗

2、、尾气排放及噪声污染方面效果尤为显著。轻量化有两大途径，更改结构设计、缩小零部件尺寸和采用轻质材料。因此研究开发高性能轻质材料和先进的制备工艺手段以实现高效节能绿色环保运输机械产品用材将是21世纪一个重要的发展方向。铝硅合金熔化后，液体金属的流动性好铝硅合金细化变质处理铝合金的高的质强比，被用于：车体、汽缸、散热器部件等不动部件。一些关键运动部件，因工作在高温高压高速运动、滑动条件下，对材料的性能要求除了相当的强度之外，还需要有良好的耐热耐磨性及尺寸稳定性，主要还是采用传统的铸铁、铸钢等铁合金。Al-Si系合金结合了Al基体轻质导电导热性好以及Si粒子热膨

3、胀系数小、硬度高、耐磨的特点，有望满足上述要求。实现汽车的轻量化。铝硅合金细化变质处理Al-Si二元合金相图铝硅合金细化变质处理由相图可以看出，室温下形成α和β两种相。α相是Si溶于Al中的固溶体，性能和纯铝相似。在共晶温度577℃时，Si的最大溶解度是1.65%，室温时只有0.05%;β是Al溶于Si的固溶体，其溶解度难以确定，其量极微小，可将β相看作纯Si。在亚共晶合金中，随含硅量的增加，合金的结晶温度范围不断变小，组织中共晶体的数量逐渐增加，合金流动性显著提高；硅相的增加提高了合金的抗拉强度。但硅相在变质处理以前，一般呈片状分布，严重地割裂了基体，由

4、于应力集中的结果，延伸率显著降低;铝硅合金细化变质处理在过共晶合金中，当硅量在13-14%时，延伸率只有1%以下，抗拉强度也只有100MPa。变质处理后，抗拉强度可提高到160-190MPa，延伸率可达6-12%。含硅量大于14%时，合金基体中有大量大块状的初晶硅析出，抗拉强度和延伸率都急剧下降。因此必须改变初晶硅形态，减少其对机体的割裂作用。铝硅合金细化变质处理几种常用的Al-Si合金的化学成分及性能列于表2.合金代号化学成分%机械性能（不小于）SiCuMgMnTiAlσb/MPaδx%HbZL1016.5～7.5／0.25～0.45／／余222170Z

5、L10210.0～13.0／／／／余271290ZL10811.0～13.01.0～2.00.4～1.00.3～0.9／余251／90ZL1118.0～11.01.3～1.80.4～0.60.10～0.350.1～0.35余2901.590铝硅合金细化变质处理铝硅合金细化变质处理ZL101为亚共晶合金，可以用于砂型铸造、壳型铸造和熔模铸造（均为非金属型铸造）。无论用哪种方法生产，均应进行变质处理。合金的强度、硬度及塑性均较低，适合做要求不高的产品。ZL102为共晶合金，是应用最广泛的合金，由于材料的致密度高，所以它的强度、硬度及塑性（延伸率）均较高。生产方

6、法同ZL101，同样必须进行变质处理。适合做室温下使用的，强度要求高的产品。ZL108为含有多种合金元素的共晶合金。这是一种常用的压铸合金（金属型铸造），在压铸条件下，由于合金的冷却速度快（几秒钟以内就完成结晶），所以共晶硅来不及长大，故在此生产条件下，该合金不需要进行变质处理。常用于生产重要的压铸产品。ZL111这是一种含有多种合金元素的亚共晶合金。在成分方面的另一特点是加入了0.10～0.35%Ti用于细化晶粒，晶粒细化后可使材料的强度（σb）及塑性（δ）均得到提高。该合金通常采用砂型铸造，所以必须进行变质处理。该合金常用于在较高温度下使用的产品。铝硅

7、合金细化变质处理铝硅合金细化变质处理美国Al-Si系铸造铝合金的化学成分合金代号近似中国牌号产品含Si量%杂质元素（不大于）%FeCuMgMnZn413.0ZL102D11-132.01.00.10.350.5A413.0ZL102AD11-131.31.00.10.350.5B443.0S.P4.5-6.00.80.150.050.350.35C443.0D4.5-6.02.00.60.10.350.52.铝硅合金的细化处理目的：细化合金基体α-Al的晶粒；晶粒细化是通过控制晶粒的形核和长大来实现的。细化处理的最基本原理是促进形核，抑制长大。对晶粒细化剂

8、的基本要求是：(1)含有稳定的异质固相形核颗粒，不易溶解；(2)异