亚共晶Al_Si合金细化及变质的研究现状与发展.docx

文章编号(2000)0420121205亚共晶Al-Si合金细化及变质的研究现状与发展陈延红,严密(浙江大学材料科学与工程系,浙江杭州310027)【摘要】本文介绍了亚共晶Al2Si常用的细化剂和变质剂,分析和概括了现有的一些细化理论,如“包晶反应”、“颗粒理论”、“晶体增殖理论”、“超形核理论”,及变质理论,并简要讨论了化学细化法制备半固态亚共晶Al2Si合金。【关键词】亚共晶Al2Si合金;细化剂;变质剂;细化理论;半固态中图分类号:TG13文献标识码:ATheCircumstancesandDevelopmentofRefinementandModificationofHypoeutecticAl-SiAlloysCHENYan-hong,YANMi(Dept.ofMater.Sc.iEng.,zhejianguniversity,Hangzhou310027,China)【Abstract】InthispaperthecommonfefinersandmodifiersofhypoeutecticAl2Sialloyswasintro2duced.Somerefiningmechanism,suchas“PeritecticReactionTheories”,“ParticleTheories”,“CrystalMul2tiplicationTheories”,“Super2Nucleationtheories”,andmodifyingmechanismwasanalyzed.FinallythepreparationofhypoeutecticAl2Sialloysbychemicalrefiningmethodwasbrieflydiscussed.【Keywords】HypoeutecticAl2SiAlloys;GrainRefinerModifier;RefiningMechanism;Semi2Solid与熔融金属液长期接触、运动、搅拌,部件复杂而易损。诱导熔化激化法耗能较大。化学细化法通过加入化学细化剂细化晶粒并抑制枝晶的生长,它无需特殊的搅拌系统即可获得半固态合金,具有巨大的发展潜力。在美国、瑞士等国化学细化法已应用于镁合金生产,但目前有关化学细化法的研究报道较少,国内尚未见有关报道。亚共晶Al2Si合金是应用最广泛的Al合金,在汽车、航空航天工业上用于制造形状复杂的承载零部件2—4。若能实现化学细化法进行半因态Al2Si合金的生产,意义十分重大。实现化学细化法制备铝合金半固态浆料,必须在已有的铝合金细化研究成果的基础上进行。本文对亚共晶1前言自从本世纪70年代初,美国麻省理工学院Flemings教授1等开发出半固态金属成形方法以来,该方法以其一系列独特的优点与潜在的应用前景在世界范围内迅速发展,美国、日本及欧洲各国都积极地进行半固态成形的实验研究、工艺过程模拟和工业应用。作为半固态金属成形关键的半固态浆料制备目前应用于工业生产中的有机械搅拌法、电磁搅拌法、诱导熔化激化法和化学细化法等。搅拌方法需要较大的搅拌设备,难以生产大的成形件,而且收稿日期:1999202210;修订日期:1999204225作者简介:陈延红(1976—),女,硕士研究生.研究方向:半固态亚共晶Al2Si合金的制备.·121·Al2Si合金细化与变质的研究现状进行了总结。亚共晶Al2Si合金2晶粒细化剂与变质剂自从Cibula9发现TiB2和TiC是铝晶粒有效的形核剂以来,从60年代开始,Al2Ti2B中间合金一直是铝合金生产中优先采用的晶粒细化剂10。常见的有Al25Ti、Al25Ti2012B、Al25Ti21B和Al23Ti23B等。使用Al2Ti2B细化剂时,由于TiB2易产生聚集缺陷,容易出现“中毒”和细化衰退现象。由于熔融铝不润湿碳,Al2Ti2C中间合金一直难以实现工业性应用。最近工业用的Al2Ti2C中间合金已开发出来并获得应用,且显示出明显的优点。这种Al2Ti2C细化剂所获得的TiC粒子尺寸小于1Λm,体积分数比Ti、B比为5?1或3?1的Al2Ti2B中的TiB2少50%,聚集倾向小,并对Zr或Cr中毒有免疫力11。碱金属中的K、Na,碱土金属中的Sr、Ba、Ca,稀土元素Eu、La、Ce、RE,氮族元素Sb、Bi,氧族元素S、Te等均具有变质作用。其中Na的变质效果最佳,可获得完全均匀的纤维状共晶Si,Sr、Ba和RE次之,而Sb和Te等则只能得到层状共晶Si5—8。变质通常采用纯金属、中间合金和熔剂三种方式。Na变质一般采用熔剂(NaF)方式6。Sr变质可采用纯Sr和中间合金两种方式。Ba和Sr相似,也可以合金方式加入。RE变质通常采用中间合金(Al210%RE)和熔剂(REF3,R