鋁硅活塞合金除鈣的研究.pdf

1、Al-Si合金廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)活塞等動力傳遞件，為提高其使用性能，必須對其進(jìn)行變質(zhì)處理。目前使用最廣泛的是磷變質(zhì)處理，AlP作為初晶硅的異質(zhì)核心。鈣使Al-Si活塞合金磷變質(zhì)中毒，且當(dāng)活塞合金中雜質(zhì)鈣較多時，合金熔體流動性變差，容易吸氣和發(fā)生微觀針孔或縮松，并產(chǎn)生偏析性硬脆化合物使鑄件廢品率上升。因此解決Al-Si活塞合金除鈣問題是一項有重要意義的工作。
　　 本文利用光學(xué)顯微鏡(OM)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、差示掃描

2、量熱儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)等測試手段對近共晶Al-Si合金中的富鈣化合物進(jìn)行了研究，通過探討F和B在Al-Si熔體中與Ca的交互作用，提出了兩種不同于傳統(tǒng)氯化處理的新方法。本文的主要研究工作如下：
　　 (1)近共晶Al-Si合金中的富鈣化合物及其與P的交互作用
　　 對Al-Si合金中富鈣化合物進(jìn)行研究，找出富鈣化合物形成艦律，為進(jìn)一步除鈣打下基礎(chǔ)。研究表明，近共晶Al-12.6Si合會中鈣含量較高時，部分C

3、a作為變質(zhì)元素對共晶硅起到變質(zhì)的作用，使其變?yōu)樯汉鳡?，而多余的Ca則與Al和Si結(jié)合形成CaAl2Si2多元化合物。加磷和熱處理對Al-12.6Si合金中的塊狀CaAl2Si2化合物影響不大，加入的磷主要固溶到該化合物中。鈣對Al-Si合金的磷變質(zhì)有很大影響，P、Ca和Si形成了多化合物，從而抑制了AlP的生成，使磷變質(zhì)失效。保溫時間的延長能夠使Al-Si合會中的鈣含量顯著降低，加碳處理也能夠降低Al-Si合金中的鈣含量，但是重熔處理對

4、合金中鈣含量的影響不大。
　　 (2)硼對Al-Si合金中鈣“中毒”的影響
　　 B的加入能夠促進(jìn)過共晶A390合金的磷變質(zhì)效果。對于A390合金，B和P聯(lián)合處理可以使初晶硅細(xì)化至40μm以下。B的加入能夠進(jìn)一步提高合金的力學(xué)性能。對于A390合金，利用B和P聯(lián)合處理時，合金的強(qiáng)度可以達(dá)到289.37 MPa，比單獨的磷變質(zhì)處理提高了11％。
　　 B能夠恢復(fù)Ca“中毒”Al-Si合金的磷變質(zhì)效果，使Ca中毒的A

5、l-Si合金中重新析出初晶硅。B的加入能夠顯著降低Al-Si合金中鈣的含量，對合金中元素P的含量影響不大。元素Ca使Al-12.6Si合金磷變質(zhì)“中毒”，但是B的加入能夠使磷變質(zhì)效果恢復(fù)。B的加入有兩方面的作用，一方面B的加入與Ca結(jié)合，降低合金中的Ca含量；另一方面B的加入也進(jìn)一步促進(jìn)了磷變質(zhì)效果，使合金中析出的初晶硅更加細(xì)小，共晶硅也更加圓潤。
　　 (3)Al-Si合金中氟化除鈣的研究
　　 元素Ca使近共晶Al-

6、Si合金中的磷變質(zhì)失效。當(dāng)Ca含量較高時，Al-Si合金中沒有初晶硅析出，磷變質(zhì)效果不會出現(xiàn)。Al-Si合金中的鈣含量隨著K2TiF6和AlF3的加入顯著降低。加入1.5％的K2TiF6，Al-Si合金中的鈣含量可由1110ppm降低到50ppm，而加入1％AlF3，鈣含量則降低到7ppm。一定量K2TiF6和AlF3的加入可使鈣“中毒”Al-Si合金中的磷變質(zhì)效果恢復(fù)，重新析出初晶硅，其中AlF3起到關(guān)鍵作用。在近共晶Al-Si活塞合