论文部分内容阅读
过共晶铝硅合金以其优异的低膨胀性能、良好的高温性能、较低的密度、较好的耐磨耐蚀等特性在航空航天及汽车领域得到了广泛的应用。尤其在汽车领域,过共晶铝硅合金的特性极适合用于制作活塞、缸体等耐磨部件。用于制作活塞等零部件,不仅可以提高发动机的效率,而且对于汽车减重、提高燃油利用率并减少尾气排放都有重要意义。但在一般的铸造条件下,过共晶铝硅合金由于其结晶温度区间比较宽,结晶潜热很大,初生硅极易长成粗大的块状或者板片状,严重影响了合金的机械性能和加工性能,限制了其更广泛的应用。针对如何减小铸件中初生硅相尺寸、改善初生相形貌和其在组织中的分布,国内外研究学者做了大量的研究。目前对于改善过共晶铝硅合金组织的处理主要分为两类:一类是通过添加变质元素的变质处理法,另一类是通过影响其凝固过程来改善凝固组织的铸造法。在铸造方法中超声处理和电磁搅拌是研究的热点,但目前大部分的研究都是通过在凝固过程中施加超声处理和电磁搅拌来改善合金的凝固组织。对于过共晶铝硅合金,凝固过程中的超声处理和电磁搅拌对于组织细化有一定的效果,但是也容易造成凝固组织中初生硅的偏聚,影响其使用性能。鉴于此,本论文研究了在液相线上进行超声处理和电磁搅拌,通过改变合金凝固前的熔体结构进而对合金的凝固组织产生影响。研究发现在720℃(液相线为690℃)施加超声处理60S后水淬处理,初生硅平均晶粒尺寸由未经处理的40-50μm降低到10-20μm,初生硅尖角也有所钝化。超声处理后进行保温处理,随着保温时间的延长,液相线上超声处理对熔体结构的改变逐渐消失。保温时间达到9min时,凝固组织接近未处理前的形貌。液相线上超声作用后进行空冷处理,合金的晶粒尺寸也有明显的细化,但凝固组织中板条状初生硅增加。在液相线上720℃施加电磁搅拌后水淬处理,随着励磁电压的增加,凝固组织中初生硅偏聚逐渐加剧。励磁电压增加到80V时,凝固组织中初生硅偏聚程度达到极限。在80V励磁电压下进行不同搅拌时间对凝固组织影响的实验,发现搅拌时间为30S时,初生硅偏聚就已经很明显。搅拌时间从30S增加到60S,初生硅偏聚程度有所增加,但不明显。在锶变质的条件下对A1-20%Si进行水淬处理,初生硅和α-A1与未经锶变质处理的合金相比,晶粒尺寸有一定程度的减小。对锶变质的Al-20%Si合金在液相线上施加超声后水淬处理,合金中初生硅和○-A1没有变的更细小反倒有一定程度的长大。凝固前的电磁搅拌处理对于锶变质A1-20%Si凝固组织中初生硅的偏聚效应影响很小。