近共晶鑄造alsi合金共晶凝固過(guò)程的研究

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1、中文摘要摘要本文綜述了鑄造～一Si合金的枝晶細(xì)化機(jī)理、共晶Sj變質(zhì)機(jī)理及～．Si合金共晶凝固模式的研究進(jìn)展。借助組織觀察、液淬和熱分析等考察了不銹鋼杯鑄型(2K／s)和金屬鑄型(10K／s)凝同條件下．B、P、MM與sr的加入對(duì)近共晶鑄造Al-13．0mass％Si合金組織形貌及共晶凝固過(guò)程的影響。主要的研究結(jié)果如下：基本合金、加B合金、加P合金和sr變質(zhì)合金的組織觀察與TA分析結(jié)果表明，共晶體的形核與生長(zhǎng)可能分為兩個(gè)過(guò)程，即，粗大共晶體(類(lèi)枝晶a．Al+粗片狀Si)和細(xì)小共晶體(共晶si呈細(xì)片狀)的形成。首先是以初生Si相為中心的粗

2、人共晶體在較高溫度F形核，以離異共晶形式生長(zhǎng)，幾乎不需要過(guò)冷。然后是細(xì)小共晶體在較低溫度下形核、以共品兩相耦合的方式生長(zhǎng)，需要較大的過(guò)冷。不銹鋼杯鑄型條件下的基本合金的凝崩過(guò)程是由過(guò)冷度控制的，凝固起源于型壁附近一定區(qū)域內(nèi)的晶體的形核與生長(zhǎng)，并逐漸向試樣中心推移。B的加入為共晶體的形核提供了大量形核基底，致使共晶顯著形核溫度(Ti)和再輝前最低溫度(T-)大幅升高，對(duì)共品生長(zhǎng)溫度(To)影響很小。B的加入為初晶si提供了形核核心從而導(dǎo)致粗大共晶體在整個(gè)試樣截面內(nèi)均勻分布，而Ti的大幅升高使得細(xì)小共晶體可以在更高的溫度下形核從而使粗大共

3、晶體的生長(zhǎng)空間受限，因此粗大共晶體隨著B(niǎo)含量的增加而減少．而細(xì)小共晶體大大細(xì)化。B的加入對(duì)Al一13．0％Si合金的凝同過(guò)程產(chǎn)生了顯著影響，使合金由朱加B時(shí)的起源于型壁附近一定區(qū)域內(nèi)的晶體的形核與生長(zhǎng)并逐漸向試樣中-fi,推移的凝固模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧覤后在整個(gè)試樣范圍內(nèi)同時(shí)大量形核和生長(zhǎng)的凝固模式。熱速處理能夠使熔體中未熔的Si顆粒及潛在的形核核心分布更為均勻，從而在凝固過(guò)程中細(xì)化了組織。對(duì)B含量較高的合金．這種作用并不顯著。單獨(dú)加P后，合金的Ti、1．M及Tj都有小幅上升，合金的形核和生長(zhǎng)還是以從近型壁區(qū)逐漸向試樣中心進(jìn)行為主，受過(guò)冷度控

4、制，但液相區(qū)出現(xiàn)了一些獨(dú)立形核區(qū)，預(yù)示著P的加入能夠?yàn)楣簿w的形核提供形核核心，使其在試樣中部獨(dú)立形核，但作用效果遠(yuǎn)不如B。P作為初晶Si相有效的形核核心，使初生Si相、粗大共品體和細(xì)小共晶體在試樣中的分布更加均勻。但是液相中存在的AlP卻可以成為共晶Sj相的形核提供核心，從而使細(xì)小共晶體在較高的溫度下形核和生長(zhǎng)而使共晶Si片粗化。在Sr變質(zhì)的基礎(chǔ)上加入P元素后．并沒(méi)有改善共晶體的形核條件，對(duì)Sr的變質(zhì)狀況也沒(méi)有明顯的削弱。P的加入并朱改變了sr變質(zhì)合金的共晶凝同模式，仍然是從近型壁區(qū)向試樣中心區(qū)進(jìn)行推移。先加Sr還是先加P對(duì)合金的凝

5、崩模式影響不人。MM的加入使Sr變質(zhì)～一si合金TG、TN先人幅下降后上升，至／vIM含量lJ暢時(shí)。1b、1'N和單純Sr變質(zhì)合金的相當(dāng)。少量MM的加入對(duì)Sr變質(zhì)合金的凝向模式影響不人，共品凝同仍然嚴(yán)格從近型擘區(qū)至試樣中心進(jìn)行，試樣中部區(qū)域沒(méi)有獨(dú)立的共品形核區(qū)。MM的人量加入改變了sr變質(zhì)AJ．sj合金的凝

6、ilil方式，使其由嚴(yán)格的從近型壁區(qū)逐漸向試樣中心的凝固逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵谠嚇又行囊泊嬖讵?dú)立形核的方式。關(guān)鍵詞：A1-Si合金，組織，凝固，共晶，形核，生長(zhǎng)英文摘要Developmentonmechanismsofrefmementof

7、a-Aidendritesandmodificationofeutecticsilicon，andeutecticsolidificationmodeinAI·Sicastingalloyswerereviewed．Inthepresentpaper,influenceofadditionsofB，P'SrandMMonthemicrostructureandeutecticsolidificationmodeofnear-eutecticAl一13．0％Sialloysunderdifferentcoolingratesof2K／s

8、(castinataperedstainlesssteelmold)and10K／s(inacylindermetalmold)hasbeeninvestigatedbymicrostmctttreobservation，thermalanalysisandquenchingtechnique，etc．ResultSareshownasthefollowing．Microstructureobservationoffullysolidifiedandquenchedsamplesandthermalanalysisonbasic，B-

9、adding，P—addingandSr-containingalloysconstructanewhypothesis：therearetwomodesofnucleationandgrowthofeutecticin