铝硅合金中无共晶硅凝固组织形成机理研究
发布时间：2021-10-11 17:58
过共晶铝硅合金脆的问题没有得到根本解决的主要原因有两个,一是初生硅不够细小、圆润;二是初生硅之间α相数量少片状共晶硅数量多。故进一步细化初生硅的同时获得单一的α基体才是提高过共晶铝硅合金韧性的有效途径。本文以Al-20%Si合金、Al-10.5%Si合金、Al-5%Si合金为研究对象,采用Cu-9%P合金加入到Al-Si合金熔体后对熔体进行强烈搅拌的方法进行变质处理以及控制凝固时冷却速度的方法,研究了变质工艺与冷却速度对凝固组织的影响规律,探讨了无共晶硅凝固组织形成机理。研究发现P进入到Al-Si合金熔体后不仅对初生硅有变质效果,在一定条件下P也可以改变共晶硅的形貌与尺寸,甚至可以抑制共晶硅的形成。用Cu-9%P合金对铝硅合金在973K下进行变质处理时,对熔体进行强烈的机械搅拌,有利于获得细小的AlP,为硅相的形核提供有力条件。铝硅合金获得αAl基底上均匀分布细小初生硅的凝固组织需要三个条件:一是凝固时需要有较快的冷却速度;二是凝固过程中剩余熔体内硅相具有强烈的形核能力;三是在本实验条件下,铝硅合金中硅含量大于10%。用Cu-9%P合金加入到Al-Si合金熔体后对...
【文章来源】：辽宁工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-11.9%Si合金裂纹在共晶硅内的扩展[17]
的临界晶核功为： ΔΔ=23*π316mGGσ6）代入到式（1.8）中，自发形核的临界晶核功可以表示22m2m3*π316HTTGΔΔ=σ7）可知，临界晶核半径与合金的种类和过冷度有关，过冷。 所示，图中给出了液态金属中团簇尺寸与过冷度变化曲线 ΔT 为形核所需最小过冷度。从图中可以看出，临界晶核小直接相关，只有团簇的尺寸大于临界晶核半径，才能实金属熔体内的过冷度足够大，驱动力才能足够大，这也是rr
达到变质温度并保温 10min 后加入，变质 30min，取出坩埚充分搅拌后浇注到刷有涂料的预热钢模中，制备成金相试样，发现该变质剂能使初生硅明显细化，平均尺寸由未变质前的 90μm 减小到了 30μm，个数明显增多，分布较均匀，颗粒较圆整，这正是由于Al-P 中间合金在铝硅合金熔体中形成大量的 AlP 颗粒成为了硅相的形核基底，促使硅相非自发形核，进而达到了细化晶粒的效果。S/LσS/L
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of phosphorus and heat treatment on microstructure of Al-25%Si alloy[J]. Bo Dang,Zeng-yun Jian,Jun-feng Xu,Fang-e Chang,Man Zhu. China Foundry. 2017(01)
[2]Refinement of primary Si grains in Al–20%Si alloy slurry through serpentine channel pouring process[J]. Zhi-kai Zheng,Wei-min Mao,Zhi-yong Liu,Dong Wang,Rui Yue. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)
[3]变质及熔体处理对过共晶铝硅合金组织的影响[J]. 康福伟,弥宁,李晨,张强,白鑫. 哈尔滨理工大学学报. 2013(04)
[4]熔体温度处理对磷铜变质Al-20%Si组织的影响[J]. 李秋菊,王连登,魏喆良,陈永禄. 福建工程学院学报. 2013(01)
[5]P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响[J]. 马幼平,何闯,李秀兰,卢绍龙,周淑义,党晓明. 特种铸造及有色合金. 2011(11)
[6]搅拌时间对铝硅合金初生相形貌和尺寸的影响[J]. 田琴,朱涛,雷源源,杨明,万明攀. 有色金属(冶炼部分). 2011(09)
[7]高能超声波处理高硅铝硅合金的组织和力学性能[J]. 程兆虎,程和法,黄笑梅,杨俊,于浩. 有色金属(冶炼部分). 2011(07)
[8]Al-24%Si过共晶合金的磷锶变质效果研究[J]. 李华基,吴玉露,胡慧芳. 热加工工艺. 2010(17)
[9]快速凝固过共晶铝硅合金的微观组织特征及耐磨性研究[J]. 李继文,王爱琴,谢敬佩,王文焱,李洛利,魏世忠. 摩擦学学报. 2010(02)
[10]机械搅拌对高硅铝合金初生Si形态的影响[J]. 胥建平,刘俊友,王华. 热加工工艺. 2009(09)
硕士论文
[1]熔体搅拌工艺对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响[D]. 刘学.辽宁工业大学 2017
[2]Al-30%Si合金初生硅组织形貌控制技术研究[D]. 庄凌志.南京理工大学 2017
[3]Al-Si合金的非平衡凝固机理研究[D]. 冯毅.重庆大学 2008
[4]过共晶铝硅合金变质及其变质机理的研究[D]. 曾斌.湘潭大学 2006
[5]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 2002
本文编号：3430996
【文章来源】：辽宁工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-11.9%Si合金裂纹在共晶硅内的扩展[17]
的临界晶核功为： ΔΔ=23*π316mGGσ6）代入到式（1.8）中，自发形核的临界晶核功可以表示22m2m3*π316HTTGΔΔ=σ7）可知，临界晶核半径与合金的种类和过冷度有关，过冷。 所示，图中给出了液态金属中团簇尺寸与过冷度变化曲线 ΔT 为形核所需最小过冷度。从图中可以看出，临界晶核小直接相关，只有团簇的尺寸大于临界晶核半径，才能实金属熔体内的过冷度足够大，驱动力才能足够大，这也是rr
达到变质温度并保温 10min 后加入，变质 30min，取出坩埚充分搅拌后浇注到刷有涂料的预热钢模中，制备成金相试样，发现该变质剂能使初生硅明显细化，平均尺寸由未变质前的 90μm 减小到了 30μm，个数明显增多，分布较均匀，颗粒较圆整，这正是由于Al-P 中间合金在铝硅合金熔体中形成大量的 AlP 颗粒成为了硅相的形核基底，促使硅相非自发形核，进而达到了细化晶粒的效果。S/LσS/L
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of phosphorus and heat treatment on microstructure of Al-25%Si alloy[J]. Bo Dang,Zeng-yun Jian,Jun-feng Xu,Fang-e Chang,Man Zhu. China Foundry. 2017(01)
[2]Refinement of primary Si grains in Al–20%Si alloy slurry through serpentine channel pouring process[J]. Zhi-kai Zheng,Wei-min Mao,Zhi-yong Liu,Dong Wang,Rui Yue. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(05)
[3]变质及熔体处理对过共晶铝硅合金组织的影响[J]. 康福伟,弥宁,李晨,张强,白鑫. 哈尔滨理工大学学报. 2013(04)
[4]熔体温度处理对磷铜变质Al-20%Si组织的影响[J]. 李秋菊,王连登,魏喆良,陈永禄. 福建工程学院学报. 2013(01)
[5]P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响[J]. 马幼平,何闯,李秀兰,卢绍龙,周淑义,党晓明. 特种铸造及有色合金. 2011(11)
[6]搅拌时间对铝硅合金初生相形貌和尺寸的影响[J]. 田琴,朱涛,雷源源,杨明,万明攀. 有色金属(冶炼部分). 2011(09)
[7]高能超声波处理高硅铝硅合金的组织和力学性能[J]. 程兆虎,程和法,黄笑梅,杨俊,于浩. 有色金属(冶炼部分). 2011(07)
[8]Al-24%Si过共晶合金的磷锶变质效果研究[J]. 李华基,吴玉露,胡慧芳. 热加工工艺. 2010(17)
[9]快速凝固过共晶铝硅合金的微观组织特征及耐磨性研究[J]. 李继文,王爱琴,谢敬佩,王文焱,李洛利,魏世忠. 摩擦学学报. 2010(02)
[10]机械搅拌对高硅铝合金初生Si形态的影响[J]. 胥建平,刘俊友,王华. 热加工工艺. 2009(09)
硕士论文
[1]熔体搅拌工艺对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响[D]. 刘学.辽宁工业大学 2017
[2]Al-30%Si合金初生硅组织形貌控制技术研究[D]. 庄凌志.南京理工大学 2017
[3]Al-Si合金的非平衡凝固机理研究[D]. 冯毅.重庆大学 2008
[4]过共晶铝硅合金变质及其变质机理的研究[D]. 曾斌.湘潭大学 2006
[5]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 2002
本文编号：3430996
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