文档介绍：提高al-si合金的铸造性能
【摘要】铸造铝合金主要有al-si、al-cu、al-mg、al-zn四类,其中al-si类合金(si≥5%)在工业上应用的时间虽然比al-cu类合金晚,但它具有优良的铸造性能,如收缩率小、流动性好、气密性好和热裂倾向小等,经过变质处理之后,还具有很好的力学性能、物理性能和切削加工性能,因而成为铸造铝合金中品种最多,用量最大的合金。
【关键词】al-si合金;变质处理;铸造性能;加工性能;时效处理;双重变质
0 引言
铝的密度小、塑性好,具有优良的导电性和导热性,表面有致密的氧化膜保护,抗腐蚀性好,而且回收成本低,是一种可持续发展的有色金属。在纯铝中,加入其它金属或非金属元素,能配制成各种可供压力加工或铸造用的铝合金。
1 ai-si合金的变质处理
al-si合金共晶体的变质
共晶成分的合金组织,通过加na、sr及sb等变质处理,使共晶硅由原来的粗片状变为珊瑚状。由于组织显著变化,合金的室温力学性能特别是伸长率得到很大的提高,切削加工性能也有明显改善。近些年来,运用现代测试技术的观察结果,对na变质机理提出了两种理论:si晶粒的成长受抑制理论和si晶核的生成受到抑制理论。
al-si合金初晶硅的变质
al-si合金随着含硅量的增加,虽然铸造性能得到改善,但组织中出现针片状的共晶硅。因此,al-si合金当含硅量高于6-8%时,必须进行变质处理。当含硅量超过共晶成分(%)后,组织中出现粗大的多角形板状初晶硅,在si相尖端和棱角处引起应力集中,合金容易沿晶粒的边界处,或者板状硅本身开裂处而形成裂纹,使合金变脆,力学性能特别是伸长率显著降低。
双重变质
加磷能有效细化初晶硅,但不能细化共晶组织,如果能同时细化共晶组织,则还能提高力学性能,尤其是伸长率。这种变质就称为
“双重变质”,对于含硅量是在16%以下的合金,细化共晶组织,具有重要意义。
al-si合金的拉伸强度主要受合金中初晶硅的尺寸和形状的影响,而延伸率主要受合金中共晶组织的影响。根据过共晶al-si合金初晶硅、共晶硅的变质机理的不同,人们对al-si合金进行共晶、初晶双重变质的研究方兴未艾,以期进一步提高其力学性能,扩大其使用范围。初晶硅的细化剂主要是p,使共晶硅变质的元素主要有na、k、li、cd、ba、in、la、ti、bi、s、te、se、se、sr和re等。
影响p变质效果的工艺因素
最佳含p量:细化初晶硅一般都有一个最佳含p量。低于此值,变质不足,高于此值则产生“过变质”,初晶硅会逐渐变粗,一般认为,-%。由于p的精确取样和分析存在误差,控制范围又比较宽,通常按加入量进行控制,%,这个数字和变质剂的种类以及许多任务及因素(变质温度、浇注温度、凝固速度、孕育时间等)有关,应通过试验予以适当调整。
变质温度:初晶硅的异质结晶核心alp熔点高达1000
℃以上,如果变质温度过低,alp会在al液中凝聚成团,随温度的下降逐渐失去变质作用。提高变质温度能使alp质点细化,分布均匀,改善变质效果。一般情况下,熔炼变质温度高于合金液相线150℃时已有明显的变质效果,继续升高温度己没有必要,相反只会增加合金吸气和产