过共晶铸造铝硅合金与加工技术.ppt

文中所使用的资料主要来源于陆文华等主编的《铸造合金及其熔炼》和网络上公开发表的文献，在此向作者表示敬意！ * 未变质(a)与变质后(b)过共晶 Al-16wt.%Si 合金的显微组织 复合变质剂:1.0wt.%的 Al-P 合金、0.7wt.%氧化钇、0.8wt.%碳化钛 * 未变质(a)与变质后(b)过共晶 Al-20wt.%Si 合金的显微组织 复合变质剂:1.0wt.%的 Al-P 合金、0.7wt.%氧化钇、0.8wt.%碳化钛 * 变质处理工艺要点 变质处理工艺要点: 温度、时间、用量及操作方法。 温度 变质温度过高，增加铝液氧化、吸气，变质效果衰退快，合金易渗铁；温度过低，变质反应慢，钠的收得率低，浪费变质剂，变质效果差。 在生产中，变质温度通常稍高于浇注温度，此外还应考虑变质效果、铝液冶金质量，经过试验来确定变质温度。 * 时间和用量 变质温度越高，铝液和变质剂反应速度越快，所需变质时间也越短，具体时间和用量需要针对具体合金通过试验确定。采用“搅拌”法时，搅拌的时间就是变质的时间。 操作方法 　　采用“压盐”法时，用压瓢把变质剂压入液面下100-150mm处，经3-5min后，即可取样检验变质效果。 * 五、过共晶铝硅合金的铸造方式 　 按GB T 1173-2013中所述的 铸造铝合金方法包括：　砂型、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造。实际上，铝合金的铸造方式有多种，根据其成形特点可有不同的名称，如压力铸造、低压铸造、半固态铸造、离心铸造、挤压铸造（液态模锻）等。 近年来，国内外学者研究了一些新的能改变硅相形态和分布的改进铸造方法：快速凝固、 熔体处理、 电磁振荡、 固液或液液混合铸造（又称受扩散控制凝固）等。 * 　 混合铸造：例如熔炼浇注Al-20%Si铝合金 固-液混合铸造： 将预热到预定温度的固态ZL102合金或纯铝分别加入到经熔化、精炼除气、除渣后冷却到预定温度的液态Al-25%Si合金熔体中。同时，将测温仪上的热电偶插入熔体内部收集温度数据，待固态材料完全熔化后停置一段时间 观察测温仪上的温度数据变化情况，待目标合金熔体各处温度均匀一致，达到预定浇注温度690℃时，浇注到预热至 200 ℃金属型模具中成形。 * 　 混合铸造：例如熔炼浇注Al-20%Si铝合金 液-液混合铸造： 将Al-25%Si合金经熔化、 精炼 、除气 、除渣处理达到预定温度，与此同时，将 ZL102合金或纯铝处理达到预定温度，之后将Al-25%Si合金熔体倒入到ZL102合金熔体或纯铝熔体中之后的操作与固-液混合铸造所述相同。 * 挤压铸造： 　　国外的活塞用挤压铸造工艺(液态模锻)将熔体在高压下铸造成活塞形状的毛坯，热处理后再将毛坯车加工成零件。挤压铸造工艺能大幅度提高过共晶硅的性能、细化初生硅的尺寸。郑州大学和中铝郑州研究院对A390过共晶铝硅合金的挤压铸造进行了研究。 A390化学成分 * 半固态挤压成形 　　沈阳工业大学对过共晶铝硅（20%Si）合金缸套的半固态挤压成形进行了研究。 工艺过程： 　　熔炼及电磁搅拌　　浇注铸锭 二次加热成半固态￥ 挤压成形。 * 离心铸造： 　　离心铸造铝合金筒形零件相关的国内报道最早时间是1987年。近些年清华大学、重庆大学、吉林大学、山东大学主要针对过共晶铝硅合金活塞的离心铸造工艺进行了比较多的研究。合金成分主要是过共晶铝硅合金或铝硅镁合金。铝硅合金中：Si20%; 铝硅镁合金中：Si19%-23%、Mg3%-5%。 * * 外层　　　　　　　　　　　中间层　　　　　　　　内层 离心铸造Al-20%Si合金缸套显微组织 * * * * 　　高硅铝合金缸套材料，合金要求含硅量为18%~26%，再添加铁、镍、锰、铬、铜以及镁等强化元素，以及微量弥散强化元素如钛、钒、锆等通用的合金化元素，添加稀土合金元素也是近年来的发展趋势。这类合金合金化元素含量极高，为27%~30%，难以采用铸造方法直接成型。 * 六、过共晶铝硅合金的固溶强化方法 固溶处理目的: 使第二相溶解并形成过饱和固溶体，铸件组织均匀化、粗大针状共晶硅相的粒状化，为合金的时效处理做准备。主要是Cu、Mg等的固溶强化作用。 　　要选择恰当的固溶温度和时间，为了获得最大的固溶效果，通常选取的固溶温度尽可能在共晶温度附近，但不能发生过烧。固溶时间也不能过长，否则不但不能使共晶球化或粒状化，反而使其组织进一步粗化。 　　强化方法主要是固溶处理和时效，其中用的最普遍的是T6处理，即固溶处理＋完全人工时效。 * 时效处理 　　时效处理的目的：消除工件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能等。可分为四类：自然时效、不