熔體過熱處理對(duì)亞共晶Al-Si合金凝固特性和組織的影響

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1、第29卷第2期西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.29No.22009年04月JournalofXi.anTechnologicalUniversityApr.2009文章編號(hào):1673-9965(2009)02-148-04熔體過熱處理對(duì)亞共晶A-lSi合金*凝固特性和組織的影響常芳娥,高玉社,堅(jiān)增運(yùn),周晶,鄭超,呂士勇(西安工業(yè)大學(xué)材料與化工學(xué)院,西安710032)摘要:研究了熔體過熱處理對(duì)A-l11%Si合金形核溫度、結(jié)晶潛熱和凝固組織的影響規(guī)律.實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)合金的形核溫度先隨過熱溫度的升高而降低;過熱溫度超過860e后,過熱溫度對(duì)形核溫度沒有明顯影響.合金的結(jié)晶潛熱隨過熱溫度的升高具有先減小后增

2、大的規(guī)律,過熱溫度為860e時(shí),結(jié)晶潛熱達(dá)到其最小值.過熱溫度過低和過高時(shí),共晶硅均為粗大的針片狀,表現(xiàn)出小平面生長(zhǎng)的特征;過熱溫度為860e時(shí),共晶硅為細(xì)小的點(diǎn)狀,表現(xiàn)出非小平面生長(zhǎng)的一些特征.關(guān)鍵詞:A-lSi合金;熔體過熱;形核溫度;結(jié)晶潛熱;凝固組織中圖號(hào):TG111.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A金屬熔體的性質(zhì)和狀態(tài)是影響其凝固組織和劑的方法相比,熔體過熱處理的最大優(yōu)點(diǎn)是在處理性能的主要因素.隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)金過程中不需要加入變質(zhì)劑,這能從根本上防止用變[1-5]屬熔體的結(jié)構(gòu)有了越來越深刻的認(rèn)識(shí).發(fā)現(xiàn)金質(zhì)劑對(duì)A-lSi合金進(jìn)行處理時(shí)所產(chǎn)生的副作用.因[1,3,5]屬熔體的結(jié)構(gòu)受溫度的影

3、響很大,并發(fā)現(xiàn)對(duì)此,對(duì)合金液的過熱處理進(jìn)行研究不僅具有理論意金屬熔體進(jìn)行過熱處理可顯著影響其凝固組織和義,而且也具有實(shí)際應(yīng)用意義.文中主要研究熔體[4,6-12]性能.過熱溫度對(duì)A-l11%Si合金形核溫度、結(jié)晶潛熱和A-lSi合金是一種鑄造性能優(yōu)越,用途非常廣凝固組織的影響規(guī)律.泛的工業(yè)Al合金.對(duì)熔體過熱處理影響A-lSi合[7-12]金凝固組織及其性能的規(guī)律進(jìn)行研究是目前1實(shí)驗(yàn)條件與方法該研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn).大量研究發(fā)現(xiàn),熔體過熱1.1合金的熔體過熱處理與熱分析試驗(yàn)處理可改善A-lSi合金的凝固組織、提高其力學(xué)性能[7-10].熔體過熱處理對(duì)A-lSi合金凝固組織最為實(shí)驗(yàn)用A-l11%

4、Si合金由A00純鋁和二號(hào)硅配制而成,熔煉采用石墨坩堝在電阻爐內(nèi)進(jìn)行,其明顯的影響是,在一個(gè)合適過熱溫度范圍內(nèi),熔體過熱處理可使A-lSi合金的共晶硅變?yōu)辄c(diǎn)狀或短溫度用KSWOBDO11型爐溫控制儀控制.進(jìn)行熔[6,8]體過熱處理實(shí)驗(yàn)時(shí),先將配置好的A-l11%Si合金棒狀,具有與加變質(zhì)劑相同的效果.我們知道,用變質(zhì)劑對(duì)A-lSi合金進(jìn)行變質(zhì)時(shí),會(huì)帶來一些副加熱到給定溫度并保溫一定時(shí)間,然后將其從爐中作用.例如,鈉對(duì)A-lSi合金變質(zhì)時(shí)不僅污染環(huán)境,取出進(jìn)行空冷,空冷至720e時(shí)將其澆入溫度為而且還會(huì)使鋁液氧化吸氣;鍶對(duì)A-lSi合金變質(zhì)200e的金屬型拉伸試棒模中或熱分析試樣模中.后,不僅

5、會(huì)使合金的針孔度增加、致密性降低,并且金屬型熱分析試樣模的壁厚為5mm,熱分析試樣還會(huì)使合金的力學(xué)性能出現(xiàn)衰退的現(xiàn)象.與加變質(zhì)的直徑為20mm、高度為40mm,熱電偶放在試樣*收稿日期:2008-12-25基金資助:國家自然科學(xué)基金(50571076,50671075);國家973項(xiàng)目(2006CB605202)作者簡(jiǎn)介:常芳娥(1962-),女,西安工業(yè)大學(xué)教授,主要研究方向?yàn)殇X合金.E-mail:jzycfe@pub.xaonline.com.第2期常芳娥等:熔體過熱處理對(duì)亞共晶A-lSi合金凝固特性和組織的影響149的中心.熱分析試樣的冷卻曲線用DFX2000型數(shù)字記錄儀測(cè)量記錄,采用

6、的測(cè)量記錄速度為每秒4次.凝固冷卻曲線上A-Al和共晶放熱峰的面積根據(jù)所記錄的溫度-時(shí)間數(shù)據(jù)用數(shù)值法計(jì)算得到.1.2組織分析與力學(xué)性能測(cè)定取試樣的同一位置經(jīng)磨平拋光,并用0.5%HF酸溶液腐蝕適當(dāng)時(shí)間后,用NIKONEPI2PHOT300型數(shù)碼顯微鏡對(duì)其組織進(jìn)行分圖1不同過熱溫度下A-l11%Si合金的凝固冷卻曲線析.合金的力學(xué)性能采用CMT5105A電子萬能拉Fig.1CoolingcurvesofA-l11%Sialloy伸機(jī)測(cè)定.superheatedatdifferenttemperatures熔體過熱溫度對(duì)A-l11%Si合金形核溫度的2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析影響如圖2所示.可以看出,熔

7、體過熱溫度不超過2.1熔體過熱處理對(duì)合金凝固冷卻曲線的影響860e時(shí),A-Al和共晶的形核溫度均隨熔體過熱溫度的升高而降低;熔體過熱溫度超過860e后,A-熔體過熱處理對(duì)A-l11%Si合金的凝固曲線Al和共晶的形核溫度不隨熔體過熱溫度變化.熔具有明顯影響.將A-l11%Si合金分別在720e,體過熱溫度對(duì)冷卻曲線上A-Al和共晶放熱峰面積800e,860e,900e和1000e下保溫30分鐘,的影響與其對(duì)形