Al-Si-P中间合金对过共晶Al-Si活塞合金的高效细化处理.pdf

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1、14内燃机与配件2011年第3期AI—Si—P中间合金对过共晶AI—Si活塞合金的高效细化处理HighRefinementPerfomanceofAL-Si-PMasterAlloyonHypereutecticAI-SiPistonAlloy张红伟1陈海霞1孙谦谦2(1山东滨州渤海活塞股份有限公司2山东吕美熔体技术有限公司)[摘要]研究了Al一11Si一4．5P中间合金对过共晶A1—18Si合金的细化处理，并将其磷吸收量与Cu一8P中间合金和磷盐进行了比较。结果表明，舢-11Si-4．5P中间合金对过共晶Al一18Si合金具有显著细化效果。此

2、外，发现在相同细化条件下，Al-11Si-4．5P中间合金的磷吸收量要远远高于其他含磷细化剂。该中间合金具有细化效果好、长效、无污染、使用简便和使用成本低等优，占’，具有广阔的应用前景。[关键词]越一Si合金～一Si—P中间合金细化处理磷吸收量AlP^-●■---一【)刖吾随着近代机械制造工业如航空、航海、汽车工业的发展，石油化工、电信和原子能及空间技术等新型工业的崛起，铝合金的使用量日益增加，在国民经济中占有越来越重要的地位【l-2]。其中，过共晶Al—Si类合金由于具有优良的铸造性能，如收缩率小、流动性好、气密性好和热裂倾向小，且比重小、高

3、温强度高、耐磨、耐蚀、热膨胀系数小，因而在活塞制备行业中得到了广泛的应用和重视。但是，该合金未经细化处理的组织中存在粗大的块状初晶硅．这种组织严重割裂基体。恶化合金的铸造性能和机械性能【瑚．因而在使用之前必须对其进行有效的细化处理。目前在工业生产中对Al—si合金初晶硅的细化处理主要是以添加细化剂的方式来实现．其中细化效果最好、应用最为广泛的是含磷细化剂。赤磷和磷盐在使用过程中放出大量的P20，有毒气体，严重地污染环境。并且磷的吸收率低，细化效果不稳定。Cu—P中间合金的熔点高，加入后难熔化，而且其密度大，易产生沉淀偏析，不适合静置炉生产I删。

4、与上述几种加磷方法相比。系列Al—Si—P中间合金具有效果长效稳定、无污染、使用简便、使用成本低等优点，从而为过共晶Al—Si合金开辟了广阔的应用前景。本文采用Al—11Si一4．5P中间合金细化过共晶Al一18Si合金。同时与Cu一8P中间合金的细化效果与磷吸收量进行了详细的比较与分析。1试验条件及试验方法用纯度为99．7％(质量百分数，下同)的工业纯铝、99．3％的结晶硅配制过共晶Al一18Si合金。其化学成分如表l所示。试验所用的Al一11Sio．5P中间合金由山东吕美熔体技术有限公司提供。所有的试验均在5kW的电阻炉中进行．将AI一18

5、Si合金在石墨粘土坩埚中于8000C熔化后保温半个小时．采用C：Cl。进行精炼处理后加入细化剂，保温一定时间后浇注到铸铁型中(尺寸为70mm×35mm×20mm)。在浇注所得的试样中心部位截取金相试样．抛光后，在高倍视频金相显微镜下观察组织。初晶硅尺寸的测试方法为在金相试样的显微组织中任选5个视场．在每个视场中由大到小测量10个初晶硅的尺寸，从而全面评价Al—si合金细化效果。选用相同的试验条件即细化温度为800℃、保温时间为lh、P加入量为200ppm条件下，将Cu一8P※a伟陈*∞"m谦Al—s—P十目☆☆”Ⅱ共*A】一Si镕《☆±∞高教Ⅻ

6、m*4。p川合金、磷盐与AI—IISi一45P中阐合金的细化效果磷吸收量进行对比。，利用直凄光暗仪(QSN750．CJemlany)测定试样中的磷含量，表1试验所月台尘化学成分m％☆☆AI-18s【2试验结果及分析21=元AI—Sl—P中间合金显微组织系州Af—Si—P中间台盒是由山东大学发删、山东吕美熔体技术有限公司生产．适州于川一sj和A】一Mg—Si台金初生富Si棚的变质与细化．为後两类合金的应用卅辟丁r阔的前景该巾问台金由种物棚所组战即d—AI枝品共品Si相和川P颗粒．图I为三元^1一lISi一45P中问合金的微观组织．ur以看到．在基

7、体上均匀分布着大量的黑色颗粒(平均尺寸约为6trm)，这些颗粒即为AlP相，妒。。nbr。4"‘≯ii’9’‘：，jt立竺出目慨^L11sIJ5P$月自iⅡm4m目*2AI一11SI_45P与Cu一8P中间台金对活塞合金的细化效果剖2即为潦加AI一】1si_45P中间合金前后过共晶AI一{8Si台金的微观组织。从酸图巾可以发现未细化叶韧箭-硅呈现粗大的块状扳片状结构．其平均R-1达到901xm芹右．而随着高效At一11Si一45P中闻合金的加人台金内的初晶硅相得到了明显细化。由圈2(b)可以发现，合金内初品硅分布变得均匀．尺寸大大减小，平均尺干

8、约为18,v．m左右，台金的显微组织得到丁显著改善．嘲2(e)为经过cu一8P中问合金细化后A1—18Si合金的微观组织．可以发现其韧晶硅的尺寸要明显