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铸造铝硅合金由于其良好的铸造性能成为铝合金铸造中使用最多、应用范围最广的一种合金系。在铸造Al-Si合金中,加入Sr变质元素可改变共晶硅的形态与大小,可改善合金的力学性能,特别是塑韧性得到大幅度的提高;加入Al-B中间合金可显著细化枝晶,改变枝晶的形态与大小。在本研究中选用Al-3B中间合金、Al-10Sr中间合金和纯铝配制Al-Sr-B中间合金作为晶粒细化变质剂,制备了三种不同成分的Al-Sr-B中间合金,考察其对近共晶、亚共晶Al-Si合金以及纯铝的影响。实验的结果表明,自行研制的Al-Sr-B中间合金对亚共晶和近共晶成分的Al-Si合金具有较强的枝晶细化能力,同时共晶硅处于完全变质状态。
通过实验手段(SEM、XRD、ICP和EDX),定性分析了自制Al-Sr-B中问合金的主要化合物成分,其形成的化合物相的形态与数量均与熔炼温度以及Sr与B的比例有关。三种自制Al-Sr-B中间合金主要含有SrB<,6>相、Al<,4>Sr相、AlB<,2>相、α-Al相四种组织,但是由于其Sr与B的比值不同因而其所含组织的形态与数量也不同,其中M1、M2中间合金组织特征相似,含有大量SrB<,6>相、AlB<,2>相,以及少量Al<,4>Sr相,而M3中间合金则含有大量Al<,4>Sr相,SrB6相与AlB<,2>相则相对较少。实验的结果表明,对Al-11.6%Si合金而言,枝晶α相细化效果最好的是M2中间合金(Al-2.38Sr-1.33B),M3中间合金(Al-2.52Sr-0.69B)需要在高加入量的前提下才能显示出好的细化效果,Ml 中间合金(Al-2.78Sr-1.15B)在少量加入时其细化效果比M3中间合金好,但加入量较高时却出现了Sr和B互毒化行为,导致其细化效果还不如M3中间合金。共晶硅变质效果最好的是M3中间合金,依次分别为M2中间合金、Ml中问合金。从中间合金细化变质的整体效用来看,M2中间合金具有最好的细化变质效用,其次是M3中间合金,而Ml中间合金的整体效用最差,但适当控制Ml中间合金的加入量,也能起到一定的细化变质功能。M2中间合金作为一种复合细化变质剂,既适用于近共晶Al-Si合金(Al-11.6Si合金)的细化变质,也可对亚共晶合金(ZL101合金)具有较好的细化变质能力。由于AlB<,2>不能作为工业纯铝的形核核心,制备的Al-Sr-B中间合金不能细化纯铝。
试验表明A1<,4>Sr相的形态对变质效果起一定的影响,细针片状均匀分布的Al<,4>Sr相对共晶硅具有较好的变质效果。Sr、B联合处理Al-11.6%Si合金时,若能控制Sr、B含量,避开Sr、B互毒化范围,Sr能促进B的细化作用,B对Sr的变质作用也具有促进功能。