镧/磷对高硅铝合金的变质研究

摘要

由于过共晶Al-Si合金具有良好的流动性、焊接性、耐蚀、耐磨,热膨胀系数小以及密度小等优势,是一类常用的铸造合金,广泛用于汽车工业、航空航天工业。但常规铸造Al-Si合金中Si相非常粗大,使合金总体性能严重恶化,因此必须对Al-Si合金进行变质处理,本文分别采用单一稀土La和自制Al-La-P中间合金对Al-20％Si合金进行变质,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子万能试验机等分析测试手段研究变质对合金的微观组织、成分和力学性能的影响。主要结果如下:
　　单一稀土La可同时变质初晶硅和共晶硅,加入0.3%的La,变质时间为60min时得到的组织较优异,初生硅的形状由星形和不规则形状变为细小的椭圆状,尺寸由78.42μm减小到35.52μm,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;同时,合金的性能也有所提高,抗拉强度从157MPa提高到179MPa,布氏硬度从67.33HB提高到74.7HB。
　　在La变质Al-20%Si合金的基础上,以工业纯铝、Al-La中间合金,六偏磷酸钠为主要原料,采用熔配法制备出一种新型的 Al-La-P中间合金。该合金对Al-20%Si合金有良好的变质效果,硅相在形态和尺寸上都发生了很大的改变,不仅尺寸明显减小,而且分布更加均匀,初晶硅的尺寸减小到19.74μm,变质后合金的抗拉强度达到186MPa,布氏硬度值达到79.63HB。因此,Al-La-P对Al-Si合金的变质能力大于La。对Al-La-P变质后的合金进行固溶时效处理,热处理后初晶硅的尺寸变化不大,但部分硅的边角部变得圆滑,共晶硅变成球形,发生粒化。
　　磷盐与铝液反应可生成AlP颗粒,AlP可作为初晶硅形核的异质核心,使初晶硅变得细小;La对 Si相的变质主要是通过优先吸附在 Si相生长台阶上并在Si相前沿富集来影响Si相长大方式而起作用的。

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Contents

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表清单

1 绪论

1.1 选题意义(Significance of the Selected Topic)

1.2 Al-Si合金的性能与应用(Properties and Applications of Al-Si Alloy)

1.3 Al-Si合金细化处理方法(Refining Processing of Aluminium Alloys)

1.4 Al-Si合金变质处理的研究现状[37,38](Present Research of Modificational Al-Si)

1.5 变质机理[68](The Mechanism of Modification)

1.6 稀土元素在Al-Si合金中的作用(Effect of Rare Earth Element in Al-Si Alloy)

1.7 影响Al-Si合金变质效果的工艺因素(Processing Factors of Influencing Effects-Modification)

1.8 本文选题的目的和内容(Objective and Content of Topic Selection)

2 试验材料、工艺过程及表征方法

2.1 试验材料(Experimental Materials)

2.2 实验装置与设备(Instruments and Equipments)

2.3 试验方法(Experiment Methods)

2.4 实验表征方法和表征技术(Testing Methods and Characterization Techniques)

3 稀土La对Al-20%Si合金变质效果的研究

3.1 引言(Introduction)

3.2 未变质的Al-20%Si合金的金相组织(Microstructure of Al-20%Si Alloy without Modification)

3.3 稀土La的加入量对Al-20%Si合金变质效果的影响(Effects of the Addition of La on the Modification of Al-20%Si Alloy)

3.4 保温时间对Al-20%Si合金变质效果的影响(Effects of Holding

3.5 镧对Al-20%Si合金的变质机理(The Modification Mechanism of La in Al-20%Si Alloy)

3.6 本章小结(Summary)

4 Al-La-P合金的制备及对Al-20%Si合金变质效果的研究

4.1 前言(Introduction)

4.2 Al-La-P中间合金的制备(Preparation of Al-La-P Composite Alloy)

4.3 Al-La-P中P含量对Al-20%Si合金变质效果的影响(Effects of

4.4 Al-La-P变质，保温时间对Al-20%Si合金变质效果的影响

4.5 Al-20%Si合金的拉伸断口形貌分析(The Analysis of Tensile Fracture Morphologies of Al-20%Si Alloy)

4.6 热处理对变质后Al-20%Si合金组织的影响(The Effect of Heat Treatment on Al-20%Si Alloy after Modification)

4.7 La和Al-La-P对Al-20%Si合金变质效果的对比

4.8 本章小结(Summary)

5 Al-La-P对Al-20%Si合金变质机理初步探讨

5.1 前言(Introduction)

5.2 初晶硅的生长机制(The Growth Mechanism of Primary Silicon)

5.3 Al-La-P对Al-20%Si合金的变质机理(The Modification Mechanism of Al-La-P in Al-20%Si Alloy)

5.4 本章小结(Summary)

6 结论

参考文献

作者简历

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