论文部分内容阅读
过共晶Al-Si合金具有热膨胀系数小,比强度高,耐磨,耐蚀性好等一系列优点。但过多的硅使组织中出现了粗大的块状初晶硅和长针状共晶硅,割裂了基体,降低了合金的力学性能。因此,在使用前必须对过共晶Al-Si合金进行变质处理,改善初晶硅和共晶硅的形貌和尺寸。目前过共晶铝硅合金晶粒细化工艺和控制技术仍需进一步研究。本文采用P-RE变质剂对过共晶铝硅合金进行变质处理,研究了P,RE的成分配比,熔体冷却速度,熔体过热处理等因素对过共晶铝硅合金组织和性能的影响,并对其机制作了探讨。研究结果表明:1.P-RE复合变质对过共晶铝硅合金的初晶硅和共晶硅都具有良好的变质和细化作用。P只能变质初晶硅,RE不但能变质共晶硅,而且对P变质初晶硅具有轻微的促进作用,但不影响P含量对变质初晶硅尺寸的影响规律。在0.06wt.%P,0.8wt.%RE时,复合变质取得最好的变质效果,初晶硅平均晶粒尺寸为15μm。2.P-RE复合变质对冷却速度有一定的敏感性,并且存在一个临界变质冷却速度。冷却速度小于这一速度时,复合变质剂基本没有作用。金属型冷却和石墨型冷却都取得了非常好的变质效果,但是金属型冷却变质效果要略好于石墨型。3.熔体过热处理能进一步加强P-RE复合变质的作用,基本消除P-RE复合变质的冷却速度敏感性。4.P-RE复合变质可以显著提高过共晶铝硅合金的力学性能,其常温拉伸性能从未变质的134Mpa升高到268MPa,最高达到了275 MPa,延伸率达到了1.6%。其断裂模式为典型的脆性断裂,没有明显的塑性屈服现象。5.从热力学角度分析,碳化硅将是高温活性碳原子和过共晶铝硅合金反应的最终产物。过共晶铝硅合金在石墨坩埚中长时间保持高温,石墨坩埚上的碳原子在高温活性状态下和过共晶铝硅合金中的熔化的硅原子反应,生成了碳化硅微粒。其具有与Si的晶体结构接近的闪锌矿结构,在凝固过程中充当初晶硅的异质形核基底,初晶硅优先在碳化硅表面形核长大,从而细化了初晶硅。