P和Sm復(fù)合變質(zhì)對Al-25Si合金組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、過共晶鋁硅合金具有密度低、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐磨耐腐蝕等優(yōu)點，但未變質(zhì)的過共晶鋁硅合金中初晶硅和共晶硅組織粗大，散亂地分布在合金基體中，割裂基體，降低合金的性能。因此，同時變質(zhì)初晶硅和共晶硅對改善合金組織和提高合金性能具有重要意義。本文以 Al-25Si合金為研究對象，通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、布氏硬度計、電子萬能試驗機(jī)以及Pin-On-Disk-1-AUTO型試驗機(jī)等分析測試手段，研究了 P和 Sm復(fù)合變質(zhì)工藝參數(shù)對Al-25S

2、i合金組織和性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：固定Sm含量及復(fù)合變質(zhì)保溫時間，隨著P元素加入量的增加，初晶硅平均尺寸先減小后增大，五星瓣狀或粗大塊狀初晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)樾螤钜?guī)則的多邊形，尖銳的棱角鈍化，而對共晶硅形貌和尺寸無顯著影響；Al-25Si合金布氏硬度和抗拉強(qiáng)度先增大后減??；其質(zhì)量磨損率先減小后增大。當(dāng)P加入量為0.078％時，對初晶硅變質(zhì)效果最佳，初晶硅平均尺寸為43.5μm；布氏硬度為112.0 HB；抗拉強(qiáng)度為161.0 MP

3、a；質(zhì)量磨損率為1.89×10-6 g(N· r)-1，與變質(zhì)前的Al-25Si合金相比縮小68.9%、提高23.2%、增加38.8%、降低17.1%。
　　固定P含量及復(fù)合變質(zhì)保溫時間，隨著Sm加入量的增加，共晶硅平均長徑比先減小后增大，粗大針狀或板片狀共晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻罨蝾w粒狀，初晶硅未發(fā)生明顯變化；Al-25Si合金布氏硬度和抗拉強(qiáng)度先增大后減?。黄滟|(zhì)量磨損率先減小后增大。當(dāng)Sm加入量達(dá)到0.15%時，對共晶硅變質(zhì)效果最佳，

4、共晶硅平均長徑比為2.5；布氏硬度為118.0 HB；抗拉強(qiáng)度為177.0 MPa；質(zhì)量磨損率為1.65×10-6 g(N·r)-1，與變質(zhì)前的Al-25Si合金相比減小48.5%、提高29.8%、提高52.6%、降低27.6%。
　　固定P加入量為0.078%和Sm加入量為0.15%，隨著復(fù)合變質(zhì)保溫時間的延長，初晶硅平均尺寸和共晶硅平均長徑比先減小后增大，Al-25Si合金布氏硬度和抗拉強(qiáng)度先增大后減?。黄滟|(zhì)量磨損率先減小后增

5、大。當(dāng)復(fù)合變質(zhì)保溫時間達(dá)到80 min時，復(fù)合變質(zhì)效果最佳，五星瓣狀或粗大塊狀初晶硅消失，形貌轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬σ?guī)則的多邊形，尖銳的初晶硅棱角消失，平均尺寸為36.8μm，粗大針狀或板片狀共晶硅全部轉(zhuǎn)變成短棒狀或顆粒狀，平均長徑比為2.3；布氏硬度為124.0 HB；抗拉強(qiáng)度為184.0 MPa；質(zhì)量磨損率為1.41×10-6 g(N?r)-1。與變質(zhì)前的Al-25Si合金相比縮小73.7%、減小51.7%、提高36.4%、增加58.6%、降低

6、38.2%。當(dāng)復(fù)合變質(zhì)保溫時間為20 min時，初晶硅無明顯變化，而對共晶硅產(chǎn)生明顯變質(zhì)效果，此時，變質(zhì)過程處于孕育期；當(dāng)復(fù)合變質(zhì)保溫時間達(dá)到120 min時，對初晶硅變質(zhì)效果衰退嚴(yán)重，而對共晶硅仍有變質(zhì)效果，此時，變質(zhì)過程處于衰退期。
　　P與 Al反應(yīng)生成 AlP相，作為異質(zhì)核心，獨立形核長大，抑制初晶硅生長。Sm吸附在共晶硅表面，抑制共晶硅生長，改變共晶硅生長方式，改善硅相形貌，由于凝固過程中 Sm產(chǎn)生偏析，在初晶硅附近偏聚