2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、亞共晶鋁硅合金中共晶硅的變質(zhì)處理是提高該類合金鑄造性能和力學(xué)性能的主要手段,共晶硅變質(zhì)主要受共晶硅的形核和長大過程影響,而對于鑄造亞共晶鋁硅合金,共晶硅的形核和長大過程又與合金的凝固過程悉悉相關(guān)。本文針對不同變質(zhì)劑和冷卻速度條件下AlSi7Mg合金共晶硅形貌的變化規(guī)律進行了研究,分析了變質(zhì)劑及其含量與冷卻速度的交互作用對共晶硅形貌的影響規(guī)律;采用熱分析和液淬方法研究了AlSi7Mg合金共晶硅的變質(zhì)過程,討論了共晶硅變質(zhì)的形核機制和長大機

2、制。
  對變質(zhì)共晶硅形貌的研究結(jié)果表明,低冷速條件下未變質(zhì)合金共晶硅為粗大的片層狀,Sr變質(zhì)共晶硅為典型的纖維狀,Sb變質(zhì)共晶硅為典型的細(xì)化片層狀,并伴隨著集束出現(xiàn),稀土(Y和Yb)變質(zhì)共晶硅都為細(xì)化的片層狀,與Sb變質(zhì)類似。低冷速條件下AlSi7Mg合金最佳的Sb、Sr、Y和Yb變質(zhì)劑加入量分別為0.2wt.%、0.04wt.%、0.3wt.%和0.3wt.%。
  AlSi7Mg合金在低的冷卻速度條件下凝固,各種變質(zhì)劑

3、對共晶硅的變質(zhì)效果顯示,混合焓和原子半徑比不是共晶硅變質(zhì)的唯一依據(jù),凝固過程的冷卻速度和變質(zhì)劑的化合物形成能力等因素對共晶硅的變質(zhì)效果具有顯著影響。同時,由于變質(zhì)對初生α(Al)的形核影響較小和強烈抑制共晶硅形核,導(dǎo)致合金的凝固區(qū)間增大,增加變質(zhì)后合金的晶粒尺寸,促進初生α(Al)枝晶向柱狀晶轉(zhuǎn)變,降低界面能使得二次枝晶間距減小。
  研究了冷卻速度和變質(zhì)劑對共晶硅變質(zhì)效果的影響,結(jié)果表明共晶硅的變質(zhì)受冷卻速度影響較大。即使對于未

4、變質(zhì)合金,大的冷卻速度仍可以實現(xiàn)共晶硅由粗大的片層狀向纖維狀分枝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生變質(zhì)作用。Sb變質(zhì)共晶硅的形貌轉(zhuǎn)變受冷卻速度的影響與未變質(zhì)共晶硅類似,只是所需臨界冷卻速度相比未變質(zhì)合金要小。Sr對共晶硅的變質(zhì)受冷卻速度影響較小,較低冷卻速度凝固,Sr變質(zhì)后共晶硅便可以變?yōu)槔w維狀,提高冷速后共晶硅向細(xì)化的穗狀組織轉(zhuǎn)變。稀土Y和Yb的變質(zhì)效果受冷卻速度影響較大,低冷卻速度下凝固只對共晶硅產(chǎn)生細(xì)化作用,高冷卻速度條件下共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷睦w維狀和

5、穗狀組織,顯著提高共晶硅的變質(zhì)效果,表明這兩種變質(zhì)劑的變質(zhì)效果強烈依賴于合金凝固過程的冷卻速度。并依據(jù)以上研究結(jié)果,建立了冷卻速度和變質(zhì)劑及其含量間的交互作用對共晶硅變質(zhì)多工藝參數(shù)選擇圖。
  變質(zhì)前后的熱分析和液淬結(jié)果表明,除Sb變質(zhì)外,Sr、Y和Yb變質(zhì)都顯著降低共晶溫度,但是共晶溫度的下降與共晶硅的變質(zhì)沒有直接關(guān)系,稀土變質(zhì)共晶硅形核和長大溫度的下降對共晶硅形貌沒有決定性作用。
  變質(zhì)劑本身或形成的AlSb相、Al2

6、Si2Sr相、Al2Si2Y相和Al2Si2Yb相等都不能成為共晶硅的異質(zhì)形核質(zhì)點。變質(zhì)去除或毒化共晶硅的異質(zhì)形核質(zhì)點,共晶硅在較大的過冷度下形核長大可以細(xì)化共晶硅,但是計算結(jié)果表明,抑制形核引起的共晶硅快速生長不足以促使共晶硅向纖維狀轉(zhuǎn)變,共晶硅形貌的轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在長大階段,凝固過程是共晶硅變質(zhì)效果的主要控制環(huán)節(jié)。
  對未變質(zhì)共晶硅和變質(zhì)共晶硅長大過程研究表明,未變質(zhì)共晶硅以固液界面的固有臺階機制生長,共晶硅上存在明顯的生長層

7、,提高冷速后共晶硅首先產(chǎn)生片層內(nèi)的分枝,隨冷速進一步提高片層共晶硅產(chǎn)生側(cè)突生長,轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨确种Φ睦w維狀結(jié)構(gòu)。Sb變質(zhì)共晶硅的生長方式與未變質(zhì)合金共晶硅的生長方式類似,Sb變質(zhì)細(xì)化共晶硅主要是AlSb相的形成阻礙了共晶硅的側(cè)向生長。Sr變質(zhì)合金共晶硅的長大方式發(fā)生明顯變化,由固液界面的固有臺階機制轉(zhuǎn)變?yōu)殡s質(zhì)誘發(fā)孿晶機制,Sr在固液界面的附著改變了Si原子的堆垛次序形成孿晶改變共晶硅生長方式。稀土(Y和Yb)變質(zhì)合金共晶硅,低冷速時稀土元素

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