高纯铝硅合金凝固组织在热处理过程中的演变

摘要

对铸造合金进行变形前预先热处理使连续的脆性纤维网状硅相改变为弥散的颗粒状是铝硅合金实现变形的前提。本课题组已观察到半连续铸造铝硅合金在热处理过程中伴随硅相颗粒化的同时，铝基体出现等轴晶。为探讨化学变质处理的普通凝固铝硅合金中是否也能有同样的现象。本研究利用光学显微镜、扫描电镜及其电子背散射衍射附件等分析手段，研究了Sr变质处理对Al-7Si亚共晶和Al-12.6Si共晶合金凝固行为和凝固组织的影响，以及不同条件下的凝固组织在热处理过程中的演变。所获得的主要结论如下:
　　1.随着变质剂Sr加入量的增加，共晶形核温度和共晶平台温度逐渐降低。当Sr的加入量达到500ppm时，Sr对共晶硅的变质作用最佳。在此条件下，共晶硅由粗针状转变为纤维状、蠕虫状或点状。
　　2.变质处理有利于Al-7Si和Al-12.6Si合金在500℃等温热处理的过程中共晶硅的粒化。未经变质处理的合金粒化效果不好;变质良好的合金在500℃保温4小时后具有较好的粒化效果，共晶硅颗粒的平均尺寸在2～3μm，并且弥散地分布于铝基体上。
　　3.在共晶硅相粒化的同时，在组织中共晶区域的Al基体上出现了金相显微镜下可识别的晶界。变质处理不仅使Al基体的晶粒尺寸大幅减少，而且使晶粒的形貌近似呈等轴状。
　　4.EBSD分析表明，未进行变质处理的Al-12.6Si合金中Al基体小角晶界所占的份额随热处理时间的延长逐渐减少。但是，变质处理的合金中Al基体小角晶界所占的份额随热处理时间的延长呈现先增后降的趋势。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 铝硅合金的基本性质

1．3 铝硅合金的组织与性能

1．3．1 铝硅合金的组织

1．3．2 铝硅合金的铸造性能

1．4 铝硅合金组织细化处理

1．4．1 铝硅合金化学变质方法及特点

1．4．2 铝硅合金变质机理的研究现状

1．5 热分析在铸造铝合金中的应用与发展现状

1．5．1 热分析法评估铝硅合金晶粒细化效果

1．5．2 热分析法评估铝硅合金变质效果

1．5．3 铝硅合金热分析的发展现状

1．6 热处理对铝硅合金组织的影响

1．7 课题研究的内容、目的及意义

第2章 实验方法及过程

2．1 实验方案的制定

2．2 实验设备

2．3 实验材料制备

2．3．1 铝硅合金制备

2．3．2 铝硅合金变质处理

2．4 缓慢冷却测温实验

2．5 热处理实验

2．6 组织分析方法

2．6．1 金相试样制备及合金微观组织观察

2．6．2 光学显微照片上晶粒尺寸的测定

2．6．3 扫描电镜试样制备及组织观察

2．6．4 扫描电镜电子背散射衍射(EBSD)试样制备及取向观察

第3章 高纯铝硅合金变质效果分析

3．1 变质效果评价体系

3．1．1 冷却曲线各特征值的定义

3．1．2 锶变质等级的定义

3．2 Al-7Si变质效果分析

3．2．1 添加不同含量Sr变质冷却曲线分析

3．2．2 微观组织分析

3．2．3 铸态Al-7Si变质情况小结

3．3 Al-12．6Si变质效果分析

3．3．1 冷却曲线分析

3．3．2 微观组织分析

3．3．3 铸态Al-12．6Si合金变质情况小结

3．4 本章小结

第4章 高纯铝硅合金热处理后的组织

4．1 等温热处理后高纯铝硅合金中共晶硅的形貌

4．1．1 不同Sr加入量Al-7Si合金热处理组织

4．1．2 不同Sr加入量Al-12．6Si合金热处理组织

4．1．3 热处理过程中高纯铝硅合金共晶硅相形貌变化机理探讨

4．2 热处理时间对铝基体中晶粒尺寸的影响

4．3 Al-12．6Si合金的EBSD分析

4．4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢