CDS制备Al-20%Si合金工艺及组织形成机理研究

【摘要】过共晶铝硅合金以其导热性好、密度低、热膨胀系数小、好的耐磨耐腐蚀性能、尺寸稳定性好等诸多优点,成为制造活塞的理想材料。但是过共晶铝硅合金在铸造成形过程中,由于其结晶温度过宽,硅相的结晶潜热大,因此初生硅相在生长过程中易长成粗大的不规则的板块状或长条状,严重割裂基体,使其大规模应用受到限制。目前针对如何改善初生硅相尺寸、形貌及在基体中的分布,国内外学者作了大量的研究。对初生硅相的细化方法目前主要分为化学变质法和动力学处理方法两大类。化学细化法主要是通过添加P和稀土元素进行变质处理来达到细化硅相的目的,动力学处理方法主要有快速凝固、熔体温度处理、半固态铸造等。本文采用受控扩散凝固技术制备过共晶Al-20%Si合金,以纯A1和Al-30%Si合金为母合金,并与导流器相结合,系统研究了不同混合速率和不同导流器角度对初生硅相尺寸、形貌及其分布的影响。结果表明：(1)采用受控扩散凝固技术结合不同的工艺制备过共晶Al-20%Si合金,可明显细化初生硅相,改善初生硅相尺寸、形貌及其在基体中的分布；(2)不同的混合速率,对目标合金组织的改善和性能的改善程度不同。坩埚底孔越小,质量混合速率越小,但是流体流速越大,在此条件下混合制备的Al-20%Si合金组织中初生硅相形貌规整、分布均匀；(3)混合过程中,初生硅相的形核大多数是发生在液态Al-30%Si合金混合时破裂成的小液池中,并且质量混合速率越小,Al-30%Si合金破裂成小液池的程度越大,且小液池在混合溶液中分布也越均匀。(4)CDS后流经导流器,熔体中晶核主要来源于熔体中的高熔点质点、CDS扩散凝固过冷形核和导流器激冷形核及其促进游离的自由晶。导流器引发的液体强迫对流使熔体内部温度场和溶质场分布均匀,增强固液界面稳定。(5)CDS后再流经导流器,不同的浇注温度下的组织也不同,随着浇注温度的降低,初生硅相平均尺寸随之减小,但有少量的大板块状的初生硅相出现。
【作者】张心龙；
【导师】李元东；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】过共晶Al-Si合金；扩散凝固；混合速率；导流器；初生硅相；

【参考文献】
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