王凯[1]2004年在《电磁搅拌制备半固态大过共晶铝硅合金的研究》文中研究指明本文针对目前Al-Si合金相关应用和理论研究多集中于亚共晶和共晶合金的现实，在前人的基础成果和研究方法的基础上，对大过共晶Al-Si合金电磁搅拌进行了系统分析，深入研究了搅拌功率、等温时间、冷却速度等影响半固态加工效果的因素对大过共晶铝硅合金中初生硅和共晶硅的大小、形状和分布的影响，揭示了大过共晶铝硅合金的成分、组织、性能之间的内在关系，为研制新型的大过共晶铝硅合金提供理论依据和工业应用方向。 研究结果表明：剧烈的搅拌使得初生相在长大过程中，不断发生着枝晶臂的弯曲融合、熔断和机械断裂，从而使晶体以等轴生长及合并生长的方式向球形形态发展长大。较高的搅拌强度可以有效地减小初晶硅的尺寸，并使之边角钝化和均匀化。同时，随着电磁搅拌强度的增加，初生相球化且初生硅相尺寸减小。过高的冷却速率不利于初生相球化，但高强的电磁搅拌有利于球化和均化初生晶粒。对于Al-25％Si％材料，经过复合处理试棒比同种成分的金属型试棒的室温σ_b提高20～30％；延伸率δ提高2.8～4.5％，在相同的磨损条件下半固态铸造试样磨耗比金属型试样降低21％。 本文的特色之处在于通过电磁搅拌对高含Si量的大过共晶铝硅合金进行了全面系统的研究。在国内属于开创性研究，研究成果将应用于结构材料、高耐磨材料等生产领域，对材料工业、汽车和摩托车从业的发展具有重大的经济意义和推动作用。
张维钧[2]2007年在《电磁搅拌制备半固态Al-25%Si合金的工艺及理论研究》文中研究指明本文采用电磁搅拌制备半固态过共晶A1-25%Si合金,该研究是扩展铝硅合金材料应用的探索性工作。过共晶铝硅合金是重要的轻质耐磨材料,电磁搅拌方法是一种新兴的金属成形技术,能更经济地制备出理想的半固态合金。因此本研究具有较大的材料开发和生产应用价值。进行了电磁搅拌制备半固态过共晶A1-25%Si合金浆料的工艺研究,讨论了工艺参数对合金微观组织和使用性能的影响规律,初步分析了在电磁搅拌过程中合金微观组织演变机理。通过上述实验和理论研究得到的主要研究结论如下:1)电磁搅拌可以制备较理想的半固态过共晶A1-25%Si合金浆料,可大幅度改善初晶硅的形貌、大小和分布,继而提高浆料的综合使用性能。搅拌温度、功率和时间等工艺参数对半固态合金浆料的组织和性能有影响。2)当搅拌温度为580℃、搅拌功率为4.8kW、搅拌时间在20min～30min条件下可以得到组织和性能俱佳的半固态过共晶A1-25%Si合金浆料。3)电磁搅拌作用下的过共晶铝硅合金熔体中,初晶硅主要是在粘性液体的带动下运动的,并且可能通过机械作用、抑制各向异性生长作用和促进熟化作用实现其细化及球团化。4)过共晶铝硅合金经半固态电磁搅拌处理后,由于初晶硅的细化和边角钝化,合金的机械性能得到显着提高。
程钢[3]2001年在《复合处理制备半固态过共晶铝硅合金的研究》文中研究指明本课题采用自行设计制造的机械搅拌装置，利用半固态金届加工技术能破碎细化初生相的优点，对过共晶Al-Si合金进行半固态加工及变质细化复合处理，以获得具有球形初生相微粒的半固态Al-Si合金坯料。 本课题围绕着变质细化、搅拌强度、冷却速率等影响半固态加工效果的工艺参数进行实验。结果发现，剧烈的搅拌使得初生相在长大过程中，不断发生着枝晶臂的弯曲融合、熔断和机械断裂，从而使晶体以等轴生长及合并生长的方式向球形形态发展长大。较高的搅拌强度可以有效地减小初晶硅的尺寸，并使之边角钝化和均匀化；但当冷却速率太大时，由于搅拌时间缩短，则不利于球形初生相颗粒的生成。在半固态加工中同时加磷P进行变质细化有利于获得细化的初晶硅，并能减少半固态加工的时间，提高加工效率；但机械搅拌与稀土RE变质在对共晶硅的细化作用上产生了相互制约的作用，对共晶硅形貌的改善达不到单纯进行RE变质或搅拌的效果，因此在半固态铸造中采用RE进行变质是不必要的。 半固态铸造试棒比同种成分的金属型试棒的室温σ_b提高20～30％；延伸率δ提高2.8～4.5％，在相同的磨损条件下半固态铸造试样磨耗比金属型试样降低8～15％。
彭着刚[4]2005年在《半固态过共晶铝硅合金的电磁搅拌工艺与性能研究》文中认为过共晶铝硅合金具有低密度、良好的热稳定性和高耐磨性,是一种理想的耐磨耐热材料。过共晶铝硅合金在耐磨性能和物理性能上的优势性随着硅含量的增加而更加明显,但同时其力学性能低、切削性能差的缺点也变得非常突出,使大过共晶铝硅合金的应用受到限制。半固态金属成形技术作为一项新兴的金属成形技术,是一种具有巨大发展潜力的加工技术。本文利用实验室自行研制的电磁搅拌装置,对过共晶铝硅合金进行了等温电磁搅拌实验和连续冷却电磁搅拌实验,考察了温度、搅拌时间、冷却速度、搅拌功率等工艺参数对合金微观组织的影响规律。 研究结果表明:电磁搅拌取得了较好的效果,搅拌20 min～30 min时,初生硅的尺寸明显变小,分布更加均匀,初生硅的边角更加钝化,细化后的初生硅粒子均匀分布到周围的基体上。 等温电磁搅拌时,等温温度在580℃时,熔体的过冷度较600℃时大,熔体的固相率高,有利于初生硅相互碰撞和摩擦,使初生硅更加细小均匀。但低温也有其负面影响,在搅拌时间过长时,初生硅容易团聚长大。连续冷却电磁搅拌时,在搅拌时间超过30 min后,初生硅会团聚长大。随着冷却速度的增大,合金熔体的过冷度也增大,会析出更多的晶核,使初生硅的尺寸变小,因此在相同搅拌时间条件下,冷却速率越大,搅拌破碎后的初生硅越细小。但如果冷却速度过大会使搅拌时间受到限制,因此不能使冷却速度过大。在其它搅拌条件相同的情况下,搅拌功率提高后,电磁搅拌产生的剪切作用力增强,对初生硅的作用力更大;而且搅拌功率提高后,合金熔体的旋转速度增加,初生硅粒子碰撞的几率增加,使初生硅组织越细小。过共晶铝硅合金经半固态电磁搅拌处理后,由于初生硅的细化和边角钝化及球状α相的产生,合金的力学性能得到显着提高。
樊刚[5]2007年在《低过热度浇注弱电磁搅拌制备半固态Al-30%Si浆料的工艺与理论研究》文中研究表明本文研究以高硅含量的过共晶Al-30％Si合金为对象，采用低过热度浇注弱电磁搅拌进行半固态浆料制备，是拓宽Al-Si材料的使用范围的探索性工作。将低过热度浇注与弱电磁搅拌相结合，既可充分发挥两种制备技术的优势，又能将更经济地制备出理想的半固态浆料，具有一定的实际应用价值。由于目前低过热度浇注弱电磁搅拌制备半固态浆料的研究还处于起步阶段，系统理论研究未见报道，因此进行深入的工艺和系统理论研究对该新型半固态浆料制备技术的材料开发、生产应用具有重要意义。本文在自行设计制作的浆料制备装置和流变仪上，进行了低过热度浇注Al-30％Si合金的实验研究、低过热度浇注弱电磁搅拌制备半固态Al-30％Si合金浆料的工艺研究以及半固态过共晶Al-30％Si合金瞬态流变特性、稳态流变特性和触变性实验研究；在凝固理论大框架下进行了系统的低过热度浇注弱电磁搅拌过程理论研究；在所建立的多分散体系下半固态浆料微观结构方程和黏度模型基础上进行了半固态Al-30％Si合金的流变性能理论计算与系统理论分析。通过上述实验和理论研究得到的主要研究结论如下：1)随着浇注温度逐渐接近液相线，过热度逐渐减小，半固态Al-30％Si的组织晶粒逐渐变得细小，形状逐步圆整，分布也越来越均匀。低过热度浇注法细化晶粒、控制初晶Si相的生长主要体现在熔体特征变化、形核和晶粒长大过程中。2)低过热度浇注弱电磁搅拌技术可以制备较理想的半固态Al-30％Si合金浆料。低过热度浇注弱电磁搅拌方法可大幅度改善初晶硅形貌、大小和分布，继而提高浆料的综合使用性能，浇注温度、搅拌功率、时间对半固态浆料组织和性能有影响。在实验室条件下，浇注温度840℃，搅拌时间20s～25s、搅拌功率4.8kW条件下可以得到组织、性能俱佳的半固态浆料。3)提出电磁搅拌条件下熔体运动主要是沿切向流动，并求得了相应的运动方程，得到了界面浓度分布、浓度梯度分布及有效分配系数，利用建立的模型所计算的边界层浓度、浓度梯度分布及有效溶质分配系数更能反映熔体扰动的影响。4)弱电磁搅拌作用下的过共晶Al-Si合金熔体中，初晶Si主要是在粘性液体的带动下运动的，其细化及球团化可能通过机械作用、抑制各向异性生长作用和促进熟化作用等途径实现。结合弱电磁搅拌条件具体给出了球面生长的绝对稳定性判据及相对稳定性判据。引入了相对稳定性参数S，通过计算发现球晶半径的相对失稳半径可以达到球晶临界形核半径的近2000倍，从而保证了球晶可以比较稳定地生长至比较大的尺寸。5)在实验基础上研究了对半固态Al-30％Si合金的稳态和瞬态表观黏度，得出了固相分数、剪切速率和冷却速率对浆料黏度的影响规律。对过共晶Al-Si合金的触变性进行了研究发现，过共晶Al-Si合金稳态表观黏度的依时性很小，机械搅拌对于半固态过共晶Al-Si合金的剪切变稀作用也大大减弱。6)建立了基于多分散体系的半固态浆料微结构模型和黏度模型，根据实验数据和推导，得到了适用于半固态Al-30％Si合金浆料的微结构参量与黏度的具体表达式。7)依据建立的模型对半固态Al-30％Si合金浆料的黏度进行了计算，计算结果与实测值相吻合。等温及连续冷却过程中实施搅拌，固相分数、冷却速度、剪切速率等对半固态Al-30％Si合金表观黏度的影响规律揭示了浆料的流变性能，可为半固态过共晶Al-30％Si合金浆料的制备实践提供理论指导。
郑志凯[6]2017年在《过共晶铝硅合金初生硅的铜质蛇形通道细化与性能》文中进行了进一步梳理本文以含硅量为30%和35%的过共晶铝硅合金为研究对象,采用机械振动铜质水冷蛇形通道浇注工艺和复合磷细化工艺制备过共晶铝硅合金,系统的研究了蛇形通道浇注工艺参数、含硅量和磷细化工艺参数等对过共晶铝硅合金组织中的初生硅晶粒的影响,并探讨了过共晶铝硅合金中初生硅晶体的形核长大,以及在本文实验条件下初生硅晶粒的细化机制和演变过程。在此基础上,研究了流变压铸对Al-30%Si合金试样力学性能的影响,并研究了T6处理对Al-30%Si合金性能的影响。本文取得的主要成果如下:(1)对于Al-30%Si过共晶铝硅合金,采用八弯道和十二弯道的机械振动蛇形通道浇注工艺均能充分地细化初生硅,最佳制备工艺为:浇注温度为850℃,振动频率为80Hz,振幅为0.5mm,铜质蛇形通道的弯道数量为8,此时初生硅的平均等效圆直径由87.6μm细化为29.8μm,晶粒的平均形状因子为0.726。(2)对于Al-30%Si过共晶铝硅合金,采用复合磷细化工艺能够进一步细化初生硅,最佳制备工艺为:浇注温度为860℃,磷细化剂加入量为1.4%,磷细化处理温度为900℃,磷细化保温时间为30min,振动频率为80Hz,振幅为0.5mm,铜质蛇形通道的弯道数量为8,此时初生硅的平均等效圆直径为22.4μm,晶粒的平均形状因子为0.617。(3)对于Al-35%Si过共晶铝硅合金,采用机械振动铜质水冷蛇形通道浇注工艺和复合磷细化工艺均不能充分细化初生硅,组织中始终存在粗大的板条状初生硅。(4)过共晶铝硅合金熔体在流经机械振动铜质蛇形通道的过程中,由于蛇形通道内壁的激冷作用,且通道内壁也可作为初生硅异质形核的基底,因此合金熔体内预存的硅原子集团能够在通道内壁处形成大量的初生硅晶核。同时对铜质蛇形通道施加的机械振动能够加速通道内壁处形成的初生硅晶核的剥落游离,提高合金熔体内初生硅晶体的有效形核率。此外,机械振动作用也能够增强合金熔体流经蛇形通道时熔体的紊流"自搅拌"作用,从而使得合金熔体与其中的初生硅晶粒的相对运动增强,抑制初生硅晶粒的长大,最终能够细化合金组织中的初生硅晶粒。(5)随着浇注温度的降低、振动频率和磷细化剂加入量的增大、压射比压的增大,Al-30%Si合金流变压铸试样的力学性能指标先增大后减小。最佳流变压铸工艺为:浇注温度为850℃,振动频率为80Hz,压射比压为60MPa,模具温度为200～250℃。此时Al-30%Si合金流变压铸试样的抗拉强度和伸长率均达到最大,最大抗拉强度为212.IMPa,最大伸长率为0.33%。(6)对于Al-30%Si合金流变压铸试样,较为合理的T6热处理工艺为:480℃下固溶6h,170℃下时效9h,此时Al-30%Si合金流变压铸试样的抗拉强度可达251.8MPa,相对应的伸长率为0.27%。(7)与铸态的拉伸试样相比,经T6热处理后,Al-30%Si合金流变压铸试样的力学性能得到了较大改善,抗拉强度提高了 21.6%,但是伸长率没有发生太大变化。在本文的实验条件下,T6处理的Al-30%Si合金流变压铸试样能够满足活塞合金的耐磨性和热膨胀性的要求。但是Al-30%Si合金流变压铸试样的室温伸长率均小于0.5%。
郝仪[7]2012年在《强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金表面微观组织及性能影响研究》文中提出过共晶铝硅合金作为一种重要的铸造合金,由于具有热膨胀系数低、密度小、比强度高、耐磨和耐蚀性好等优良特性在汽车制造及航空航天等领域得到了广泛应用。但在传统铸造条件下,过共晶铝硅合金组织中普遍存在的粗大初生硅相严重地割裂基体,恶化了合金的性能,从而限制了其工业应用范围。强流脉冲电子束是近年来得到迅速发展的一种新型表面改性技术,通过电子束与材料表面相互作用所导致的超快速加热和冷却过程使材料表面发生远离平衡态的非平衡凝固,达到常规表面处理方法所无法实现的特殊改性效果。本文首次采用强流脉冲电子束对铸造过共晶铝硅合金(Al-15Si、Al-17.5Si和Al-20Si)进行表面改性处理,以细化粗大块状初生硅和针状共晶硅为主要目的,深入研究脉冲电子束作用下合金表面微观组织的变化,以及不同脉冲次数处理对合金表面硬度和耐磨性的影响。首先通过SEM、EPMA、金相和XRD等分析方法对强流脉冲电子束处理后过共晶铝硅合金表面形貌及微观组织进行了研究,得到了以下主要结果：1)合金表面粗大初生硅形成典型的“晕圈”结构,随着脉冲次数增加“晕圈”结构呈现得更加明显,初生硅与铝基体之间更好地相互熔合；2)Al-17.5Si合金基体表面分布着许多圆形纯Al颗粒,随着脉冲次数增加纯Al颗粒的尺寸逐渐减小且大小均匀。5次脉冲处理使Al-15Si合金基体表面α(Al)枝晶得到明显细化；3) Al-15Si合金经电子束处理后Al、Si衍射峰宽化并向高角度偏移,Al(111)和Si(111)晶面的d(111)值减小,Al晶格常数也减小,晶格发生畸变。25次脉冲处理使合金表层呈现出Al(200)晶面的择优取向；4)电子束处理使合金表面形成几微米厚度的重熔层,组织细化且成分均匀,重熔层下方为热影响区和未受影响的基体。随着脉冲次数从5次增加至25次,Al-15Si合金表面重熔层的厚度从4.4μm增加到5.6μm,而在25次脉冲处理后Al-20Si合金表面重熔层厚度约为4μm。采用TEM和拉曼光谱分析证实了强流脉冲电子束处理使过共晶铝硅合金表层形成亚稳态结构,其结果概括如下：1)合金表层形成两种类型的纳米硅晶粒,一种是游离存在的纳米硅晶粒,平均晶粒尺寸在30～100nm之间。而另一种是弥散分布的细小等轴的纳米硅晶粒,平均晶粒尺寸为5y20nm,且优先在晶界和亚晶界等高缺陷处析出；2)通过TEM观察到大量硅原子在铝晶粒中的某些区域偏聚存在,且多数聚集在铝晶粒边缘处,硅原子滞留在铝晶格中形成过饱和铝基固溶体。通过EDS分析可知Al-15Si合金15次脉冲处理及Al-20Si合金25次脉冲处理后硅在铝中的平均固溶度分别为8.54%和8.9%；3)TEM分析显示15次脉冲处理后Al-17.5Si合金最表层形成非晶氧化铝,而拉曼光谱分析结果证实Al-15Si合金经15次和25次脉冲处理后“晕圈”结构边缘区域有非晶硅生成,其特征宽带峰分别出现在468cm-1和478cm-1处；4)5次脉冲处理后Al-15Si合金α(Al)相中形成等轴状位错胞,尺寸约为200nm,胞壁为具有厚度差别的高密度位错缠结。当脉冲次数从5次增加至25次,Al-20Si合金表面局部区域产生高密度位错,并相互缠结在一起。位错缠结区域铝晶格畸变增大,衍射斑点被拉长。最后利用显微维氏硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对强流脉冲电子束处理前后过共晶铝硅合金表面硬度和耐磨性进行了测试,主要结果如下：1) Al-15Si、AI-17.5Si和Al-20Si叁种合金表面共晶组织和α(Al)的显微硬度随着脉冲次数增加都逐渐增大。与原始样品相比,25次脉冲处理后叁种合金共晶组织显微硬度分别提高了约0.7倍、1倍和0.7倍,而α(Al)显微硬度依次提高了约0.7倍、1倍和1倍；2)Al-20Si合金原始组织中初生硅显微硬度没有呈现大幅度波动,平均值为8514.7MPa。但电子束处理后初生硅所形成的“晕圈”结构显微硬度从其中心到边缘呈现由大到小的梯度变化；3)叁种合金经电子束25次脉冲处理后表面重熔层的显微硬度有明显增加,其数值分别为1049.3MPa、1147.4MPa和1216MPa,与距离表面140μm处基体显微硬度相比都提高了50%以上；4)电子束处理后叁种合金表面耐磨性与原始样品相比均有所提高,磨损量随着脉冲次数增加先减小后增大,耐磨性呈现先提高后降低的趋势,叁种合金表现出的最好耐磨性分别是各自原始样品的9倍、6.5倍和2倍。通过对Al-15Si合金摩擦系数分析,所得出的耐磨性结果与磨损量的相一致。总之,强流脉冲电子束能够诱发过共晶铝硅合金表面非平衡组织结构的形成,实现表面硬度及耐磨性的提高,是一种简单、高效的新型表面改性技术。
冯京[8]2013年在《过共晶铝硅合金组织细化、均匀化的研究》文中认为A390过共晶铝硅合金由于具有轻质、高强、高耐磨、高耐热性及较低的热膨胀性等优点,通常用来制造汽车发动机活塞、转子,斜盘等关键部件。但是A390微观组织中通常存在粗大初生硅及初生硅偏聚现象,,严重降低了合金的力学性能。由于A390合金中Si的含量比较高,大约为16%-18%,在普通铸造下,初生Si一般都比较粗大,呈五瓣星形状、板片状、八面体和其它复杂形貌且棱角锋利,严重割裂基体,这样降低了过共晶铝硅合金的力学性能和切削加工性能,尤其是塑性显着降低。改变初生硅的形态,细化初生硅的尺寸,减小其对基体性能的削弱作用,是提高过共晶铝硅合金性能的有效途径。本文以A390过共晶铝硅合金为研究对象,通过研究冷却速度和电磁搅拌对过共晶铝硅合金组织初生硅的尺寸、形貌和分布的影响规律,重点从理论角度研究了冷却速度对初生硅的形核过冷度的影响规律,深入研究了电磁搅拌对过共晶铝硅合金熔体温度场和成分场的影响,最后对细化前后的力学性能和摩擦性能进行了对比。具体的研究结果如下：(1)通过对在不同冷却方式下的冷却曲线及其一阶微分曲线分析可知：冷却速度的变化会改变A390熔体冷却曲线,影响初生硅的形核过冷度和长大过程,冷却速度越大,有助于缩短初生硅的凝固时间,增大熔体的过冷度,增大初生硅的形核率。从理论上证明了随着冷却速率越大,过冷度也增大,当冷却速度快速增大到某一极限时,过冷度对冷却速率的一次微分值趋近于0,这说明即使冷却速度无限大,过冷度也不可能无限增大到某一值,即熔体凝固的过冷度存在一个上限极值。冷却速度的增大同样抑制了硅原子和杂质元素的扩散,使得初生硅的生长过程受到影响,使得初生硅组织更细小,随着冷却速度的增大,初生硅的尺寸由120gm左右减小到40μm左右。(2)电磁搅拌加快了熔体热量的释放,使得熔体获得了均匀的温度场和成分场,通过对不同冷却速度下铸锭组织的对比可知,初生硅的尺寸由由未搅拌的40μm减小到25gm左右,形态也变得圆整,因此要想使组织细化,均匀化,必须获得均匀的温度场(均匀的过冷度)、获得较大的过冷度才可以实现。并探讨了搅拌温度,搅拌时间,搅拌电流不同的工艺参数对A390初生硅组织的影响规律,最后分析了电磁搅拌的搅拌温度对熔体中Si原子集团的影响规律。(3)通过以上措施对A390的组织进行细化、均匀化处理后,发现其抗拉强度较未处理前提高了39MPa,断后延伸率提高了0.5%,使得裂纹不容易在初生硅的尖端产生,减小了应力集中。而且摩擦深度,摩擦宽度和摩擦系数也l相应地减小,摩擦性能也相应的提高。
陈磊[9]2008年在《稀土Nd对过共晶铝硅合金组织及性能影响的研究》文中认为稀土能否变质初晶硅一直存在着争论,本课题针对这一问题进行了研究,采用常规铸造工艺方法制备实验材料,研究单一稀土Nd对不同硅含量的过共晶铝硅合金的变质作用,讨论了稀土加入量对Al-17.5Si、Al-25Si和A390合金的变质效果。并研究了挤压处理,热处理等手段对A390-0.3wt%Nd合金的组织及力学性能的影响。借助X衍射仪、扫描电子显微镜、电子万能试验机和高速高温摩擦磨损实验机等分析测试手段,研究了稀土变质机理,热处理及挤压处理对材料的微观组织结构的影响和材料的性能,并探讨了合金微观组织和力学性能之间关系,为研制新型过共晶铝硅合金提供了一种新的途径。研究表明,稀土Nd能够同时变质共晶硅和初晶硅；Nd对初晶硅的变质可用成分过冷理论和吸附理论两种作用机制的共同作用来解释。稀土Nd对Al-17.5Si、Al-25Si二元合金的变质表明,Al-17.5Si中的初晶硅呈现板状,变质后没有形态上的变化,但是平均尺寸分别由34.73μm下降到23.39μm,经过0.3%稀土Nd变质的合金抗拉强度和屈服强度分别为240MPa和130MPa,分别提高了11.6%和1.5%,磨损量下降了51.1%。Al-25Si合金由变质前的星状与不规则形态转变为多面体的板块状；平均直径从94.06μm下降到50μm以下；经过0.3%稀土Nd变质的合金抗拉强度和屈服强度分别为117.5MPa和94MPa；分别提高了22.1%和9.5%；磨损量下降了66.7%,摩擦系数显着降低；热处理能够使共晶硅粒化。对A390变质作用的研究表明,稀土Nd对A390合金变质作用不明显,主要是由于Cu2NdSi相的生成,削弱了Nd的合金变质作用；热处理试验研究表明,使共晶硅粒化,钝化初晶硅；经过挤压形变处理后A390的变质合金塑性显着提高,延伸率由0.5%提高到13.25%。本课题的特色在于首次提出了稀土对不同形态硅变质效果的差异,采用单一稀土Nd作为变质剂,是对过共晶铝硅合金变质机理的必要补充,为研制高性能过共晶铝硅合金结构材料和耐磨材料提供了一定的理论依据。
罗影[10]2012年在《CDS铸造过共晶Al-Si合金组织及性能的研究》文中进行了进一步梳理过共晶Al-Si合金是一种铸造性能优良的合金。它具有密度小、热稳定性好、线膨胀系数小、耐磨性好等优良特性，是制造活塞的理想材料。但是，在成形过程中，由于其结晶温度范围宽，结晶潜热大，初生硅相极易长成粗大板块状或长条状，严重割裂基体，导致合金脆性提高，铸件力学性能显着降低，切削性能变差，限制了其应用。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，细化初生硅相的方法主要分为两大类：化学细化法和对凝固过程进行动力学处理的方法。化学细化法主要是添加P和稀土元素进行变质处理，动力学处理方法主要有半固态搅拌、快速凝固和熔体温度处理等。目前对过共晶Al-Si合金性能的研究主要集中在力学性能和耐磨性能上。本文采用扩散凝固技术制备过共晶Al-18%Si和Al-20%Si合金。选用ZL102合金、纯Al和Al-25%Si合金为母合金，系统研究了混合方式和高硅合金混合温度对最终凝固组织中初生硅相尺寸、形貌和分布及力学性能、摩擦磨损性能和热膨胀性的影响。总结和分析了扩散凝固的细化机理和初生相与合金各性能之间的关系。实验和分析结果表明：(1)采用扩散凝固技术制备过共晶Al-18%Si、Al-20%Si合金，可明显细化初生硅相，改善初生硅相尺寸和在组织中的分布，提高合金的性能。(2)混合方式不同，所得目标合金的组织改善和性能优化程度不同。液液混合方式尤其是液态纯铝与高硅合金的混合下所得试样的组织中初生相分布均匀，形貌规整，综合性能较好。(3)在同种混合方式下，高硅合金的混合温度不同，扩散凝固细化作用和性能改善效果不同。在选定母合金的情况下，必须控制好高硅合金的混合温度，合适的混合温度才能得到初生相尺寸细小、分布均匀的组织和性能优良的铸件。(4)高硅合金的混合温度是受控扩散凝固过程中要控制的关键因素。(5)合金组织中初生硅相的尺寸、形貌和分布与合金的性能有一定的关系。
参考文献：
[1]. 电磁搅拌制备半固态大过共晶铝硅合金的研究[D]. 王凯. 昆明理工大学. 2004
[2]. 电磁搅拌制备半固态Al-25%Si合金的工艺及理论研究[D]. 张维钧. 昆明理工大学. 2007
[3]. 复合处理制备半固态过共晶铝硅合金的研究[D]. 程钢. 昆明理工大学. 2001
[4]. 半固态过共晶铝硅合金的电磁搅拌工艺与性能研究[D]. 彭着刚. 昆明理工大学. 2005
[5]. 低过热度浇注弱电磁搅拌制备半固态Al-30%Si浆料的工艺与理论研究[D]. 樊刚. 昆明理工大学. 2007
[6]. 过共晶铝硅合金初生硅的铜质蛇形通道细化与性能[D]. 郑志凯. 北京科技大学. 2017
[7]. 强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金表面微观组织及性能影响研究[D]. 郝仪. 东北大学. 2012
[8]. 过共晶铝硅合金组织细化、均匀化的研究[D]. 冯京. 北京有色金属研究总院. 2013
[9]. 稀土Nd对过共晶铝硅合金组织及性能影响的研究[D]. 陈磊. 东北大学. 2008
[10]. CDS铸造过共晶Al-Si合金组织及性能的研究[D]. 罗影. 兰州理工大学. 2012
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