AlSi合金细化变质处理研究进展.pdfVIP

http//: Al-Si合金细化变质处理研究进展 张林林1,肖于德1,周娟1,黎文献1 1湖南长沙中南大学材料科学与工程学院 E-mail (zhanghang80@163.com) 摘 要 :Al-Si合金根据细化变质机理的不同，可选择的细化变质元素也有所不同。主要综 述了基体晶粒细化元素、初晶Si变质元素、共晶Si变质元素、双重变质剂以及复合变质剂 的研究进展，介绍了目前Al-Si合金可细化组织的制备方法，并提出了一些看法。 关键词:Al-Si合金 ;细化处理 ;变质处理 1.引言 Al-Si合金具有优良的铸造性能，是铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金。一般地， 铸造Al-Si合金组织中有αAl，共晶Si及初晶Si（过共晶铝硅合金）。其中αAl呈树枝状， [1] 初晶Si为多角形块状和板状，共晶Si呈片状 。随Si含量增加，结晶温度区间变小，共 晶体增加，流动性提高，铸造性能改善，可获得组织致密的铸件，但是粗大的Si相严重地 割裂了基体，降低了合金的强度和塑性，改变Si相的形态与分布，减小其对基体性能的削 [2-3] 弱作用，是提高Al-Si合金性能的有效途径 ，改善Si相形态的方法有细化变质处理、过 [4] 滤净化、合金化、激冷法、温度处理法、半固态铸造、快速凝固粉末冶金及喷射沉积等 。 经过细化变质处理后的Al-Si合金具有良好的机械性能和切削加工性能，近年来，世界 各国研究者就Al-Si合金基体细化元素，初晶Si及共晶Si的变质元素及其细化、变质机理 方面进行了深入的研究，并对双重变质，复合变质进行了探索和研究。本文综述了细化、变 质元素及其作用机理，并介绍了Al-Si合金很有前途的几种可细化组织的制备方法。 2.基体晶粒细化处理 基体晶粒组织的细化会显著提高Al-Si合金的强韧性、耐蚀性和加工工艺性等。由于添 加形核剂的方法具有效率高、成本低和工艺性好等优点而在工业生产中获得了广泛的应用。 在Al-Si合金中添加少量晶粒细化元素，如Ti，Zr，B等，可在合金基体中形成AlTi，AlZr， 3 3 TiB等高熔点化合物，它们的结晶比铝基体晶粒早，尺寸细小而又弥散分布，具有与铝相同 2 的晶格类型和相近的晶格常数，或具有共格对应晶面，可作为基体晶粒的结晶核心，从而使 [1] [5] [6] 基体晶粒细化 。目前常用的晶粒细化剂有Al-Ti-B 、Al-Ti-C和Al–B 。 高效遗传性Al-Ti-B中间合金具有细化效果好、洁净度高和效果稳定等优点被广泛地用 于Al-Si合金的晶粒细化。使用该产品能消除铸锭中的羽毛晶、浮游晶、柱状晶、裂纹和偏 析等缺陷。显著提高Al-Si的力学性能和加工工艺性能，提高设备和模具的使用寿命。随着 对Al-Si产品质量要求的不断提高，Al-Ti-B中间合金在应用过程中也逐渐暴露出以下缺点： （1）Al-Ti-B中的TiB粒子尺寸较大 （0.5-3um），极易聚集成团，并导致后续成形过程中 2 的许多缺陷；（2）在Al-Si合金中若含有Zr、V、Cr等元素，它们均与TiB发生界面反应， 2 导致TiB失去形核作用，即细化效果中毒现象；（3）Al-Ti-B中的TiB化合物颗粒形核率 2 2 低（小于1%），大多数则以杂质形式存在；（4）晶粒细化极限较高，一般晶粒直径要大