磷盐复合变质和试棒尺寸对Al-30Si铸态组织的影响

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变质处理对Al-10.5Si合金组织及性能的影响

ＥｆｆｅｃｔｏｆＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＯｆＡ１．１０．５ＳｉＡｌｌｏｙ
ＴＡＮＧＣｈａｏ－ｌａｎ，ＷＥＮＪｉｎｇ－ｑｉｎｇ，ＺＨＯＮＧＺｈａｏ－ｊｕｎ２，ＺＨＯＵＤｅ－ｊｉｎｇａ，ＬＩＬｏｎｇ２
ｈｅｈｔａｒｄｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｎｏｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎｏｆ５１ＨＶｔ０５８ＨＶｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１９．８０ＭＳ／ｍｔｏ２５ＭＳ／ｍ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｄｅｃｌｉｎｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙａＲｅｒｈｏｌｄｉｎｇｆｏｒ２０ｍｉｎ．ＴｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＳｒｏｎＡ１．１０．５Ｓｉｉｓ
ｂｅｔｔｅｒｈａｔｎｔｈａｔｏｆＮａ．Ｗｉｈｔａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆ０．０２％ａｎｄｈｏｌｄｉｎｇ２０ｍｉｎ，ｍｏｄｉｉｆｅａｔｉｏｎｅｆｅｃｔｏｎｔ词：ＡＩ．１０．５ｓｉ合金；变质处理；硬度；电导率；吸氢

复合变质处理对4032铝合金组织和性能的影响

复合变质处理对4032铝合金组织和性能的影响冉红卫【摘要】4032 aluminum alloy is a kind of Al-Si system alloy used widely for aeronautics and astronautics and automobile manufac-ture fields. Massive primary silicon and needlelike eutectic silicon occurred in microstructure of unmodified 4032 aluminum alloy, thus leading to low mechanical property, especially plasticity. Modification of melt during melting and casting is the effective method to solve the problem of primary silicon. Effect of various compound modifiers on microstructure of 4032 aluminum alloy in actual production, thus obtaining stable process and products.%4032铝合金是一种广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域的Al-Si系合金.在未经变质处理的4032铝合金组织中,常常出现大块的初晶硅和针状的共晶硅,导致产品的力学性能较低,尤其是塑性.熔铸过程中对熔体进行变质处理是解决4032出现初晶硅的有效方法.本文主要研究不同复合变质剂在实际生产中对4032铝合金组织性能的影响,从而获得稳定的工艺和产品.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P29-33)【关键词】4032铝合金;变质处理;初晶硅;力学性能【作者】冉红卫【作者单位】西南铝业(集团)有限责任公司,重庆401326【正文语种】中文【中图分类】TG46.21;TG2921 4032铝合金技术要求4032合金是SXDMTU20系列高性能活塞裙的原材料，对其性能要求十分严格，要求其挤压棒材力学性能标准为纵向抗拉强度≥315MPa，延伸率≥3%；横向抗拉强度≥315MPa，延伸率≥1.5%。

复合变质对过共晶Al-24%Si合金组织的影响

大的多角形板状．共晶硅呈针条状，严重的割裂
了合金基体，使合金变脆，机械性能特别是塑性显著降低．切削加工性能也变差。因此需要对过共品合金进行变质处理来改善其组织形貌，进而提高材料的机械性能。理想的过共晶铝硅合金的变质处理必须满足三点要求：一是将初生硅细化
８０４
Ｐ１Ｉ％Ｒ（、Ａ一ＯＥ富铈混合稀土），别按熔体总重的分
百分数加入进行变质处理。实验用合金成分１设
计为含Ｓ：２２，ｕ０～．Ｍ：．１，Ｍｎ＜．ｉ２￣５Ｃ：．１，ｇ０～．５５５５：０５，
均匀．共品硅也由长针状变为短杆状。同时对磷和稀土的双重复合变质机理做了初步探讨。
关键词：过其晶钳硅合金；复合变质；晶粒细化；变质机理
中图分类号：Ｔ１３Ｇ１
文献标识码：Ａ
文章编号：１０ — ８８０８３０４ — ４０５４９（０） — ０５０２０
过共品铝硅合金具有优良的铸造性、且线膨胀系数小．耐磨性好、广泛用于汽车活塞、缸体等零件Ｉ１。然而未经变质处理的过共晶铝硅合金，
维普资讯
《铝加工》
２００８年第３期总第１２期８

变质剂对高硅铝合金标准样品组织均匀性的影响

变质剂对高硅铝合金标准样品组织均匀性的影响Influences of Modifier on Microst ruct ure U niformit y ofHigh2silicon Aluminum Alloy Standard Sample赵　亮1,王敬丰1,朱学纯2,郝晓东1,钟　民1,潘复生1(1重庆大学材料科学与工程学院,重庆400030;2西南铝业(集团)有限责任公司,重庆401326)ZHAO Liang1,WAN G Jing2feng1,ZHU Xue2chun2,HAO Xiao2dong1,ZHON G Min1,PAN Fu2sheng1 (1College of Materials Science and Engineering,Cho ngqing U niversity,Chongqing400030,China;2Sout hwest Aluminium(Group)Co.,Lt d.,Chongqing401326,China)摘要:采用金相观察和X射线衍射分析方法研究了Al2Sr,Al2P,Cu2P三种变质剂对高硅(22%,质量分数)铝合金标准样品组织均匀性的影响。

结果表明:未添加变质剂的标准样品中初晶硅呈粗大板片状,且局部聚集成团,组织均匀性差;添加了Al2Sr变质剂后初晶硅得到了一定的细化,但共晶硅高度分枝,组织分布仍不够均匀;添加Al2P和Cu2P变质剂后,标准样品中出现了新相AlP,使得初晶硅由板片状变成了细小的多边形颗粒,且弥散分布于整个基体中,同时共晶硅析出明显减少,而初晶硅数量增多,标准样品的组织均匀性好。

另外对比发现,添加Cu2P变质剂后的改善效果最为显著,组织均匀性最好,且其成分均匀性通过传统的极差法检测也完全符合标准样品的要求。

本工作从组织均匀性上为高硅铝合金标准样品的制备提供了新的判据和参考。

关键词:变质剂;组织均匀性;初晶硅;共晶硅;高硅铝合金标准样品中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号:100124381(2010)0520092204Abstract:The influences of Al2Sr,Al2P,Cu2P modifier on micro st ruct ure uniformity of high2silicon (22%,mass f raction)aluminum alloy standard samples were investigated by using t he optical micro s2 copy and X2ray diff raction.The result s show t hat t he microstruct ure uniformity of t he standard sam2 ple wit hout modifying is poor because t he primary crystal silicon is large sheet and gat hers into clus2 ter.After adding Al2Sr modifier,t he micro st ruct ure of t he standard sample is shown to be unsatisfac2 tory uniformity because t he primary crystal silicon get s a certain degree of refinement,but t he eutectic silicon has a high degree of branching.After adding Al2P and Cu2P modifier,t he microst ruct ure of t he standard sample is homogeneous because new Al P p hase making t he p rimary crystal silicon change from t he board sheet into a small polygonal particle and amount increases when t he eutectic silicon is reduced.In addition,it can be founded t hat after adding Cu2P modifier t he imp rovement is more re2 markable and t he uniformity of organizations is better.Also t he uniformity of t he composition meet s t he requirement for standard sample even tested by t he t raditional range2met hod.This work can p ro2 vide new criterion and reference for p reparation of standard sample of high2silicon aluminum alloy ac2 cording to t he micro st ruct ure uniformity.K ey w ords:modifier;microstruct ure uniformity;p rimary crystal silicon;eutectic silicon;high2silicon aluminum alloy standard sample 由于高硅铸造铝合金热膨胀系数小,耐磨性和高温强度好,近年来被广泛应用于航天、航空、电力、建筑、电子等领域。

P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响

P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响李兴彬;马幼平;卢绍龙;李秀兰【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2010(038)009【摘要】以过共晶Al-20%Si-Mg合金为研究对象,利用金相显微镜分析了不同成分配比的P-RE复合变质剂对合金凝固组织的影响.试验结果表明,P-RE复合变质剂对过共晶Al-20%Si-Mg合金的初晶硅和共晶硅均有良好的变质和细化作用,当变质剂配比为0.06%P+0.8%RE时,合金取得最好的变质效果,初晶硅由粗大的多边形块状变为钝化角状、块状或近球形,且分布更为均匀,平均尺寸由未变质的82.3 μm 细化到15.2 μm;共晶硅由长的粗针状转变为颗粒状或短棒状,平均尺寸由未变质的9.1 μm细化到3.6 μm.【总页数】4页(P9-11,20)【作者】李兴彬;马幼平;卢绍龙;李秀兰【作者单位】西安建筑科技大学,冶金工程学院,陕西,西安,710055;西安建筑科技大学,冶金工程学院,陕西,西安,710055;西安建筑科技大学,冶金工程学院,陕西,西安,710055;西安建筑科技大学,冶金工程学院,陕西,西安,710055【正文语种】中文【中图分类】TG146.22【相关文献】1.复合变质对过共晶Al-20%Si合金显微组织的影响 [J], 胥锴;刘徽平2.硫化锌、锶复合变质对过共晶铝硅合金组织的影响 [J], 矫鹏飞; 李成栋; 王鹰; 朱士伟3.复合变质剂加入顺序对过共晶铝硅合金组织的影响 [J], 李华基;余国勋;胡慧芳;韩政权4.复合变质对过共晶高铬铸铁凝固组织的影响 [J], 马幼平;李泽宇;刘玉高;赵峰;李俊;杨蕾5.P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响 [J], 陈冲;刘忠侠;杨明生;张天清;任波;贺素霞;王明星;翁永刚;刘志勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

复合变质Al-30%Si合金组织及加工性能研究

摘要高硅铝合金具有耐磨、耐热、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、焊接性能优良等诸多优点，是制造发动机气缸、活塞以及电子封装等零部件的重要材料，广泛应用于航空航天、机械、汽车、电子等领域。

但未变质处理合金组织中粗大、无规则多边形板块初晶硅和长针状共晶硅，严重割裂了基体的连续性，使合金组织分布不均匀，导致合金力学性能显著降低，加工性能恶化。

因此，改善合金组织，提高合金综合性能是高硅铝合金获得广泛应用的前提。

复合变质和热处理作为合金强化的有效手段有着广阔的研究领域和应用前景。

本文采用金相显微镜、XRD衍射仪、拉伸实验、硬度测量等检测分析方法，研究了Sr、B和RE复合变质对Al-30%Si合金的组织和力学性能的影响。

采用精密平面磨床、测力仪、扫描电镜、粗糙度测量等实验方法和手段，通过改变磨削参数工件移动速度V w和磨削深度a p，以磨削力、磨削力比、磨削比能、表面粗糙度、表面形貌为评价指标，研究了复合变质和热处理对Al-30%Si合金磨削加工性能的影响，并对合金磨削机理进行了初步探讨。

研究结果如下：（1）Sr、B和RE复合变质显著改善合金组织。

枝晶尺寸和二次枝晶间距减小，分布密集的柱状枝晶转变为等轴晶，呈均匀分布；针状和长条状共晶硅变为较为短小的针状或短杆状，甚至颗粒状，均匀弥散分布在基体中；初晶硅由尖角粗大板块状变成五星瓣状或分隔成细小的颗粒状，且棱角钝化。

当B和Sr的含量分别保持0.036%和0.044%不变，RE含量为0.8%时，合金组织最为理想。

（2）复合变质合金抗拉强度显著提高，与未变质相比提高55%，当RE含量为0.8%时，合金抗拉强度达到最高值90.1MPa。

当RE含量为0.8%时，合金伸长率与未变质相比增加66%。

当RE加入量为0.8%时，合金塑性最好。

（3）磨削力和磨削力比均随a p和V w增大而增大，磨削比能随a p和V w增大而减小，且V w对磨削力的影响比a p大；在相同磨削参数下，复合变质后的铝硅合金磨削力和磨削力比减小，磨削比能增加，当RE加入量为0.8%时，整体磨削力、磨削力比最小，磨削比能最大。

磷钠联合变质剂对过共晶铝硅合金组织的影响

磷钠联合变质剂对过共晶铝硅合金组织的影响磷钠联合变质剂是一种常用的铝硅合金变质剂，它可以有效地改善铝硅合金的组织结构，提高其力学性能和耐蚀性能。

本文将从以下几个方面探讨磷钠联合变质剂对过共晶铝硅合金组织的影响。

一、磷钠联合变质剂的作用机理磷钠联合变质剂是由磷和钠两种元素组成的化合物，它们可以与铝硅合金中的硅元素反应，生成一些新的化合物，如Na2SiO3、Na3AlF6等。

这些化合物可以在铝硅合金中形成一些细小的颗粒，这些颗粒可以有效地阻碍铝硅合金的晶粒生长，从而使其组织更加细密，提高其力学性能和耐蚀性能。

二、磷钠联合变质剂对过共晶铝硅合金组织的影响过共晶铝硅合金是一种铝硅合金，其组织结构由铝基体和硅颗粒组成。

在过共晶铝硅合金中添加磷钠联合变质剂可以有效地改善其组织结构，具体表现为：1. 细化硅颗粒磷钠联合变质剂可以与铝硅合金中的硅元素反应，生成一些新的化合物，这些化合物可以在铝硅合金中形成一些细小的颗粒，从而使硅颗粒的尺寸变小，提高了过共晶铝硅合金的细度。

2. 改善铝基体的组织结构磷钠联合变质剂可以阻碍铝硅合金的晶粒生长，从而使其组织更加细密，提高了铝基体的强度和硬度。

3. 提高过共晶铝硅合金的力学性能和耐蚀性能磷钠联合变质剂可以细化硅颗粒和改善铝基体的组织结构，从而提高了过共晶铝硅合金的力学性能和耐蚀性能。

研究表明，添加磷钠联合变质剂后，过共晶铝硅合金的拉伸强度和硬度都有所提高，同时其耐蚀性能也得到了明显的改善。

三、总结磷钠联合变质剂是一种常用的铝硅合金变质剂，它可以有效地改善铝硅合金的组织结构，提高其力学性能和耐蚀性能。

在过共晶铝硅合金中添加磷钠联合变质剂可以细化硅颗粒、改善铝基体的组织结构，从而提高了过共晶铝硅合金的力学性能和耐蚀性能。

因此，在铝硅合金的生产中，磷钠联合变质剂具有重要的应用价值。

变质处理对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响--开题报告

一、选题的目的、意义和研究现状1. 选题的目的及意义铝占地壳总量的8.13%，是蕴藏量最丰富的金属元素之一。

铝及其铝合金也是有色金属中用途较广的轻金属。

用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等，也用作钎焊焊料。

硅具有改善合金的流动性，减小疏松，降低热裂倾向，提高气密性等作用。

因此在铝中加入硅，形成的Al-Si合金成为铸造铝合金中品种最多用途最广的一类合金。

在含硅量超过Al-Si共晶点（硅11.7%）的过共晶铝硅合金中，硅的颗粒可明显提高合金的耐磨性，组成一类用途很广的耐磨合金，综合力学性能等到改善，广泛应用于汽车发动机中代替铸铁汽缸而明显减轻重量。

同时过共晶铝硅合金以其质轻、低膨胀系数和高耐蚀性能等特点而成为最佳的活塞材料之一。

由于具有高强、轻质、耐磨、耐热及较低的热膨胀性等优点，过共晶铝硅合金逐渐引起人们的关注。

特别是进入21世纪后，面临着能源、环境的问题，社会对节能节材的要求不但提高，一些行业特别是汽车业对改变零部件所采用的材料，减轻自重，提高功率质量比一直在研究，而过共晶铝硅合金就是很好的选择。

因此，各国材料科学工作者逐渐将过共晶铝硅合金作为新型材料的重点研究对象。

过共晶铝硅合金具有线膨胀系数小、尺寸稳定性高、耐磨、耐蚀性能好、铸造性能好等一系列优良性能，是一种理想的新型活塞用合金，在这种材料中随合金中硅含量的增加．初晶硅与共晶硅变得愈粗大．特别是呈现粗大块状的初晶硅和长针状共晶硅组织，严重割裂合金基体。

并且硅相尖端和棱角部位会引起应力集中．从而明显降低了这种合金的力学性能，尤其是影响其塑性及耐磨性的提高，还会使合金的切削加工性能变坏。

为改善铝硅合金的加工性,提高其机械性能在铸造中通常需进行变质处理。

经过变质处理后的铝硅合金具有良好的机械性能和切削加工性能,是铸造铝合金中品种最多、用量最大的合金。

而铝硅合金经过变质处理后初晶硅和共晶硅都得到明显细化，随着硅相的细化和分布均匀化合金的力学性能得到明显改善。

Sr复合变质剂对Al_Si合金变质影响的研究

试验对其变质主要影响因素进行分析，寻求最优的变质工艺，探索 Sr 变质剂在 Al －Si 合金生产中的应用工艺方法。
1 试验材料及试验方案
1. 1 试验材料 ( 1) 试验用铝硅合金试验采用 G01 铝－硅合金，其化学成分见表 1。 ( 2) 试验用变质剂试验用 Sr 复合变质剂为 Al －10% Sr 中间合金，
17. 4 14. 4 16. 2 5. 8 4. 8 5. 4 0. 9
16. 5 15. 3 16. 5 5. 5 5. 1 5. 5 0. 8
14. 4 17. 4 16. 2 4. 8 5. 8 5. 4 1. 0
断面收缩率 ψ /%
A
B
C
17. 1 16. 8 13. 2
13. 8 15. 0 18. 0
添加量、变质温度与变质时间的选择见表 3。 ( 2) 试验方案设计采用正交试验的方法进行对比研究，正交试验
7
分析研究
方案设计列于表 4。
表 3 正交试验的水平及影响因素
因素
水平 1 2 3
A 变质剂添加量 /% 0. 03 0. 06 0. 09
B 变质温度
℃ 710 740 770
C 变质时间
布氏硬度、抗拉强度、断后伸长率以及断后收缩率测
试，测试结果列于表 5。
表 5 试验样品力学性能测试结果
组号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
布氏硬度
79. 45 90. 64 82. 36 87. 33 89. 36 84. 23 83. 56 80. 02 91. 34
抗拉强度断后伸长率断后收缩率
8
有色设备 2011( 6)
分析研究
( 2) 各因素的优化水平依次为表 4 中的 A2、 B2、C2，即变质温度为 740 ℃ 、变质时间为 60 min、变质剂添加量为 0. 006% 。试验中虽然未出现这种最优组合，但可以根据直观分析，确定这样的成分组合是比较理想的。

不同变质处理对铝合金组织性能的影响

不同变质处理对铝合金组织性能的影响摘要：在铸造Al-15%Si合金熔炼过程中分别加入变质剂P盐、P盐+Al-Sr中间合金对其进行变质处理，分析不同变质剂及它们的复合形式对合金力学性能和显微组织的影响。

实验结果表明，P盐和Al-Sr 中间合金都对合金组织有一定的细化作用，其中P盐主要细化初晶硅，P盐+Al-Sr中间合金的复合变质剂能同时细化初晶硅和共晶硅。

实验证明加入复合变质剂后合金的显微组织细化程度最高，力学性能最为优越。

关键词：铸造Al-Si合金、变质处理、显微组织、性能引言铝合金是目前采用最多的轻金属合金材料，而铸造Al-Si系列合金是铝合金系中应用最早、最广泛的铝合金，它是重要的合金之一，具有优异的铸造性能，良好的力学性能与物理化学性能。

它是目前研究和应用最为广泛的铸造铝合金，其产量占铸铝总产量的80%～90%，适用于各种铸造方法。

因此，研究Al-Si系列合金的组织性能特点，进一步探寻在普通生产工艺中强化铝硅合金性能的方法，具有重要的理论意义和工程应用价值。

铸造Al-Si合金具有良好的力学性能、铸造性能和切削性能，广泛应用于航空航天和你汽车工业。

Al-Si未变质处理时，共晶Si以粗大的针、片状存在，严重割裂了合金基体，降低了合金的强度和塑性。

Sr对共晶硅起到很好的变质作用，同时却促进了粗大的柱状和树枝状Al晶粒的形核生长，这说明对铸造Al-Si合金仅变质处理是不够的，还有必要对枝晶进行等轴化和细化，消除这种组织对合金力学性能的不利影响。

本文采用了不同的变质剂对Al-15%Si合金进行变质处理，研究了变质处理对合金组织的影响规律，同时初步探讨变质剂对Al-Si合金的细化变质机理。

1、实验方案设计1.1材料的选择本实验的目的在于研究不同变质剂对于铝合金组织及其性能的影响，为了实验的顺利进行以及实验过程之中出现较少的干扰因素，选择二元Al-Si合金作为本次实验的研究对象，由于变质处理作用的主要机制在于改变铸态下的Si的形态、数量及其分布，再加之合金液体要具有相对较好的流动性，最终确定Al-15Si作为实验材料。

复合变质对过共晶铝硅合金晶体形貌的影响

收稿日期:2004-04-07.基金项目:云南省自然科学基金(项目编号:2001E0011M ).第一作者简介:孙淑红(1978.2～),女,硕士研究生.主要研究方向:有色金属新材料的研发.E -mail :ssh616@复合变质对过共晶铝硅合金晶体形貌的影响孙淑红,张家涛,彭著刚,王凯,樊刚(昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明　650093)摘要:采用光学显微镜等手段对复合变质处理后的过共晶铝硅合金显微组织、形貌进行了分析.结果表明:硅含量为20%和25%时,经过磷和稀土复合变质后,使粗大块状、条状的初晶硅的尺寸明显减小且棱角钝化,较大针状的共晶硅变为短杆状或颗粒状,使显微组织明显细化.而磷对含硅量≥30%的铝硅合金的初晶硅的细化效果不是很明显.关键词:过共晶铝硅合金;细化变质;显微组织中图分类号:T G292文献标识码:A 文章编号:1007-855X (2005)01-0022-03Influences of Complex Modif ications on the Shapeof Silicon Crystals of Hypereutectic Al -Si AlloySUN Shu 2hong ,ZHANG Jia 2tao ,PENG Zhu 2gang ,WANG K ai ,FAN Gang(Faculty of Materials and Metallurgical Engineering ,Kunming U niversity of Science and Technology ,Kunming 650093,China )Abstract :By means of optical micrograph and other instruments ,microstructures ,shapes of primary crystal and eu 2tectic silicon of Al -Si alloy treated by P and RE complex modifications are studied.The results show that when the content of silicons is 20%or 25%,the coarse block and stripe primary crystal silicons decrease ,their edges and an 2gles are passivated ,and the large needle eutectic silicons can be changed to the fine lamella or particle ones.Hence the microstructures are obviously fined down.When the content of silicons reaches 30%,the coarse block and stripe primary crystal silicons can not be obviously passivated.K ey words :hypereutectic Al -Si alloy ;modification ;microst ruct ure0引言过共晶铝硅合金具有线膨胀系数小、尺寸稳定性高、耐磨、耐蚀性能好、铸造性能好、铸件成本低等一系列优良性能从而引起了人们极大的研究兴趣[1].由于该合金中,存在粗大的初晶硅和针状的共晶硅而成为难以加工的硬而脆的合金材料,因而在工业上未能得到广泛的应用[2].近些年来,国内外对于含硅量小于16%的铝硅合金有过不少研究,也取得了良好的效果;但对于含硅量高于20%的过共晶铝硅合金研究的并不多[3～7],为进一步挖掘该材料的性能潜力从而扩展材料的使用范围,有必要开展大过共晶Al -Si 合金的相关理论的基础研究,其核心问题之一是铝硅合金中初晶硅和共晶硅的变质细化.磷是初晶硅变质的有效的元素,稀土有细化共晶硅作用.本研究对磷和混合稀土的细化变质效果进行了系统探讨.1实验设备及过程为了消除杂质的影响,选用工业用的高纯铝(99.99%)和高纯晶体硅片(99.9999%)配置成分依次为20%,25%,30%的过共晶铝硅合金.熔化设备:试验熔化合金用的是S G2-3-12型坩埚电阻炉,额定功率3kW ,炉膛尺寸<150×200mm ,额定温度1200℃,温控设备为XTM101数显调节仪.第30卷第1期2005年2月昆明理工大学学报(理工版)Journal of Kunming U niversity of Science and Technology (Science and Technology )Vol.30　No 11　Feb.2005将石墨坩埚预热到550～600℃.向坩埚内分别加入预先制备好的铝硅锭并升温使其熔化,然后将其过热到920～980℃,除去表面熔渣.加入0.3%～0.5%C 2Cl 6除气精炼,静置5～10min ,然后进行变质处理.在820～900℃时加入Cu -10%P 合金静置10min 后于800～890℃加入Al -9%R E 合金.添加数量视合金含硅量不同分别为0.08%～0.10%P ,0.8%～0.95%R E.为了减少吸气,应选择较低的浇注温度,一般在液相线温度以上70～100℃浇注.金属型浇注前需预热到250～350℃,经自然冷却后取出试样.该试样经处理后用金相显微镜照相并测定初晶硅颗粒尺寸.2试验结果与分析图1～3是硅含量分别为20%,25%和30%的Al -Si 合金显微组织.从图1(a )、图2(a )和图3(a )中可以看出,随着铝硅合金中硅含量的提高,片状的初晶硅尺寸逐渐增大,而且分布也不均匀,共晶硅为明显的长针状.从图1(b )、图2(b )的金相显微组织可以看出,经过细化变质处理后的过共晶铝硅合金组织表现为良好的均质性,而且初晶硅全部为不规则的多边形,棱角钝化,尺寸大大减小.在细化初晶硅的同时也使共晶硅得到了变质,共晶硅由长针状变成短杆状和颗粒状.由图3可知,含硅量为30%的铝硅合金初晶硅的变质效果很不明显,共晶硅的细化变质良好.这可能和硅含量过高,其结晶温度范围变宽有关,此问题将在后续研究中深入.表1列出了细化变质处理前后合金的初晶硅颗粒尺寸及初晶硅和共晶硅的形状.关于磷对初晶硅的变质机理目前看法基本一致,即认为磷与铝形成Al P 化合物熔点较高(熔点>1000℃),在高温下比较稳定,且与硅有相似的晶体结构及相近的晶格常数和原子间距,根据结构相似的两个晶面之间的界面能较低的原理,弥散质点的Al P 可成为硅的异质晶核,由于晶核数目增加,所以使初晶Si 的晶粒细化[8].在未经变质的Al -Si 合金中,初晶硅一般呈粗大树枝状,其分枝呈强烈的晶体学特征,且具有一定的方向性.在凝固结晶时,由于晶体生长时原子错排的结果,易形成生长孪晶,Si 原子或原子集团在孪晶凹槽处沉积生长很容易满足Si 相生长的界面自由能条件.因此,Si 相在孪晶凹坑处生长速度十分迅速,最终导致开花状板片形貌的产生.这种生长方式称之为孪晶凹坑生长机制(Twin plan reent rent edge )[9].当硅晶体中存在一个孪晶面时,晶体生长成三角形板片状;存在两个孪晶面时,便生成平面枝状晶;而存在三个以上多重孪晶时,则长成多面体的颗粒状.这也说明了P 除了孕育细化作用外,同时对硅晶体生长也有32第1期孙淑红,张家涛,彭著刚,等:复合变质对过共晶铝硅合金晶体形貌的影响影响:即P 是表面活性较强的元素,通常富集在硅晶体生长前沿,吸附在硅生长表面,使硅晶体产生多重孪晶,最终形成多面体颗粒状.表1　硅晶体尺寸与形状T ab.1　Size and shape of silicon crystals试样号初晶硅尺寸/μm 初晶硅形状共晶硅形状图1(a )70～100板块状粗针状图1(b )25～40钝化角状和块状短杆状图2(a )100～150多角形块状粗针状图2(b )30～50钝化角状和块状颗粒状图3(a )80～190多角形块状粗针状图3(b )50～100多角形块状颗粒状关于稀土元素可使共晶硅由片条状变成棒状或点状,其机理非常复杂.从杂质产生孪晶的角度来看是由于稀土原子同硅晶体{111}面上内在台阶相互作用,使被吸附的稀土原子产生{111}孪晶,孪晶密度增加使硅的生长方式发生改变,阻碍了硅晶体沿{111}面铺开长大,抑制了板块状的硅生长,从而使长针状Si 晶体变成短杆状或颗粒状共晶硅[10].此外,S.Z.L u 和A.Hellawell [11]从孪晶生长的几何角度提出变质剂原子半径大小是衡量变质能力的首要条件.最合适的比例R i /R si ≈1.65.其中R i 为变质剂原子半径,R si 为硅原子半径,这一理论为选择何种稀土元素作为变质剂提供了一定依据.Al -Si 二元合金在结晶过程中,稀土元素部分溶于硅相,形成间隙固溶体.由于稀土原子半径与硅原子半径差别很大(R Ce /R S i =0.183/0.117=1.56,R L a /R S i =0.187/0.117=1.6),造成晶格扭曲,产生晶体缺陷.一般认为,共晶硅片的生长具有{111}惯习面及〈211〉择优长大方向,共晶硅片表面具有一些无规则原子级台阶,这些层状原子级台阶与硅片基体间存在孪晶关系.共晶硅片上的孪晶沟槽及共晶硅生长界面上的固有台阶可为硅原子的附着提供有利的位置.加入变质剂后,活性的稀土原子易被吸附在共晶Si 生长界面的原子台阶处或孪晶沟槽,封闭了原子台阶和孪晶沟槽,使共晶Si 片上的固有原子台阶和孪晶沟槽减弱或消失,迫使Si 相改变生长形态.堆集在Si 晶体表面的稀土原子若能嵌入Si 晶格点阵中,就会增大其点阵畸变,触发出更多的原子台阶和孪晶沟槽.这些原子台阶和孪晶沟槽重新出现后,再次被变质剂原子封锁,这一过程被称之为“毒化”.这种对硅晶体原子台阶和孪晶沟槽的不断“触发”和“毒化”,导致Si 晶生长方向不断改变,分枝不断增多,从而达到变质目的.3结论1)过共晶铝硅合金中初晶硅的尺寸随着硅含量的增加而不断长大.共晶硅主要为长针状.2)用磷和混合稀土同时细化变质硅含量为20%,25%的过共晶铝硅合金会得到很好的细化变质效果,初晶硅尺寸最小可以达到25μm.但是当含硅量达到30%以后,磷细化初晶硅的效果就不是很理想.共晶硅细化效果良好,由长针状变为颗粒状或短杆状.参考文献:[1]雷广孝.国内外铸铝活塞材料的应用及研究概况[J ].特种铸造及有色合金,1988,(3):44～49.[2]Apelian D ,Cheng J J.Al -Si Processing Variables :Effect on Grain Refinement and Eutecric Modification [J ].A FStransections ,1986,94:797～808.[3]唐多光.铸造铝合金精练变质的好材料[J ].特种铸造及有色合金,1999,(5):42～44.[4]Smit h W F.Structure and Properties of Engineering Alloys[M ].New Y ork :Mc Graw -Hill ,Inc.,1993.43～52.[5]徐光宪.稀土[M ].北京:冶金工业出版社,1997.1～50.[6]Polmear I J.Magnesium Alloys and Applications[J 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变质剂变质处理过共晶铝硅合金研究概况

第8卷第1期浙江工贸职业技术学院学报 V ol.8 No.1 2008年3月 JOURNAL OF ZHEJIANG INDUSTRY&TRADE VOCATIONAL COLLEGE Mar.2008变质剂变质处理过共晶铝硅合金研究概况李勇，高光亮，牛丽媛，林继兴，刘兰云（浙江工贸职业技术学院，浙江温州 325003）摘要：综述了变质剂变质处理对过共晶Al-Si合金组织与性能改善方面的研究概况。

指出复合变质仍将是低硅过共晶铝硅合金性能改善的有效手段及发展趋势。

关键词：过共晶铝硅合金；变质；晶粒细化中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1672－0105（2008）01－0043-04Survey in Research on Hypereutectic Al-Si Alloy through Modification Treatment by modifierLi yong，Gao guangliang，Niu liyuan，Lin jixing，Liu lanyun（Zhejiang Industry & Trade V ocational College，Wenzhou Zhejiang 325003）Abstract: In this paper, modification treatment by modifier to improving microstructures and properties of hypereutectic Al-Si alloy are summarized. From the emerged studies, complex modification could serve as an effective pathway to improving properties of low-silica hypereutectic Al-Si alloy, which would be prevail in future.Key words：Kypereutectic Al-Si alloy; Modification; Refinement1 前言过共晶铝硅合金具有密度小、比强度高、热膨胀系数小、热稳定性好、耐磨耐蚀及高温性能好等特点，是发动机及压缩机活塞、汽缸体、斜盘等零件的理想材料；而且随着合金中硅含量的提升，合金的热膨胀系数更小，合金的耐磨性、耐蚀性、热稳定性及高温强度等性能更加优异[1~2]。

复合变质对过共晶高硅铝合金组织和性能的影响

第12卷专辑1 Vol.12S1中国有色金属学报The Chinese Journal of N onferrous Metals2002年5月May　2002[文章编号]1004-0609(2002)S1-0107-04复合变质对过共晶高硅铝合金组织和性能的影响①张金山,许春香,韩富银(太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024)[摘　要]研究了复合变质对过共晶铝硅合金组织和性能的影响,实验结果表明:经采用ZXH复合变质剂变质处理后,过共晶铝硅合金中的初晶硅晶粒平均尺寸由变质前的250μm变为35μm,抗拉强度由变质前的178MPa提高到236MPa,冲击韧度由变质前的7J/cm2提高到15.4J/cm2。

所使用的这种新型变质剂具有同时细化初晶硅和共晶硅的功效,且具长效性。

由此说明,这种复合变质剂是一种强效变质剂,工艺宽容性好,便于在生产中推广应用。

[关键词]过共晶铝硅合金;复合变质;晶粒细化[中图分类号]TG146.2[文献标识码]A 过共晶高硅铝合金具有较高强度、高硬度和良好的体积稳定性,是一种理想的新型汽车、摩托车等活塞用合金。

在这种材料中随着含硅量的增加组织中出现大量的初晶硅,初晶硅作为硬质点可提高合金的耐磨性。

但因其硬而脆,特别是呈现粗大针片状的粗晶硅,严重割裂合金基体,并且硅相尖端和棱角部位会引起应力集中,从而明显降低了这种合金的力学性能,尤其是影响其塑性及耐磨性的提高,还会使合金的加工性能变坏[1,2]。

因此,对这种合金施行变质处理,以细化初晶硅,改变初晶硅的形状和分布特点,从而进一步提高其力学性能和改善加工性能具有重要意义[3]。

1　实验方法实验用合金的原材料为99.0%铝锭、1号结晶硅、99.90%镁锭、Al250%Cu和Al210%Mn中间合金锭。

采用5kW电阻炉和5#石墨坩埚进行熔炼。

首先配制成Al226%Si的二元中间合金,然后进行多元合金化处理,最终获得含21.5%～23%Si, 1.5%～2.5%Cu,0.6%～1.2%Mg,0.5%～0.7%Mn的合金材料。

变质处理对过共晶铝硅合金组织和性能的影响

变质处理对过共晶铝硅合金组织和性能的影响林家平,徐建秋,肖于德,王伟,裴斐,乔翔(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)摘　要:通过在铸造过程中对熔体进行二元和三元变质处理,制备了硅质量分数为18%的A390过共晶铝硅合金;通过金相分析、扫描电镜观察、拉伸性能测试、耐磨性能测试等手段研究了变质处理对A390过共晶铝硅合金组织和性能的影响。

结果表明:A390合金经过变质处理后,初晶硅棱角得到钝化,尺寸小于30μm,共晶硅出现球化,晶粒尺寸减小;变质后合金力学性能明显提高,其中经三元变质处理后其室温抗拉强度与伸长率较未变质处理的分别提高了31%与150%;耐磨性能也有一定程度的改善,三元变质处理后的磨损机理以微观切削为主。

关键词:铝硅合金;变质处理;显微组织;力学性能;耐磨性能中图分类号:T G143 文献标志码:A 文章编号:100023738(2010)0320031204Influence of Modif ication on Microstructure and MechanicalProperties of H ypereutectic Al2Si AlloyL IN Jia2ping,XU Jian2qiu,XIAO Yu2de,WANG Wei,PEI Fei,QIAO Xiang (School of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha410083,China)Abstract:The A390hypereutectic Al2Si alloy with18wt%Si content was prepared through the melt modified by binary and ternary modifiers during the casting process.The influence of modification on microstructure and mechanical properties of A390hypereutectic Al2Si alloy was investigated by optical microscopy analysis,scanning electron microscopy observation,wear resistance test and tensile strength test.The results show that after the modification of A390alloy,the corner angle of the primary Si was inactivated,and its size was below30μm. Eutectic Si was spheroidized,and the grain was refined.Mechanical properties of the modified alloy were improved apparently.After ternary modification,compared to non2modification,the elongation and tensile strength of A390 alloy at room temperature had been increased by150%and31%,respectively.Wear resistance of the A390alloy was also improved.The wear resistance in ternary modification was mainly microscopic cutting.K ey w ords:Al2Si alloy;modification;microstructure;mechanical property;wear resistance0　引　言A390过共晶铝硅合金具有密度低、强度高、耐磨、耐腐蚀及热膨胀系数低等优点,是一种理想的新型汽车、摩托车等发动机活塞用材料。

复合变质对过共晶Al—24%Si合金组织的影响

ＺｎａｐｎｈａｇＸｉｏｉｇ
（ｏｃｎ．Ｓｅｚｅｇ５８０，ｕｎｄｎ）Ｆｘｏｎｈｎｈｎ１１９Ｇａｇｏｇ
ＡｂｔａｔＴｈｆｅｔｏｏｏｉｅｍｏｆｅＲＥ、＋ＲＥｏｔｕｔｅｆｈｐｒｕｅｔｃＡ１一ＳｌｙｈｄｓｒｃｅｅｃｆｃｍｐｓｔｄｉｒＰ、ｉＰｎｓｒｃｕｒｓｏｙｅｅｔｃｉｉａｌａｏｂｅｔｄｅＴｈｅｕｔｈｏｄｔａｈｅｃｍｂｎｔｏｆＰ＋ＲＥａｎｅｃｌｎｅｎｉｇｅｅｔＴｈｖｅｎｓｕｉｄ．ｅｒｓｌｓｓｗｅｈｔｔｏｉａｉｎｏｈｓａｘｅｌｔｒｆｎｆｃ．ｅｉｅａ－
质成点状或杆状；是在变质处理及随后的浇注过三程中不造成对环境的任何污染。
试验用的原材料分别为Ａ９．０铝锭，ｉ结１９７Ｓ一１
晶硅，９．５镁锭，ｎ９９锌锭，１５％ＣＭｇ９９Ｚ９．Ａ —０ｕ和
余国勋李华基
（重庆大学机械工程学院，重庆４０４）００４
摘要
张晓萍
（富士康科技集团，广东深圳４８０）１１９
对过共晶Ａ —２％Ｓ合金进行了单一磷、土及磷和稀土双重复合变质处理。实验表明，和稀土双重１４ｉ稀磷
文献标识码：Ａ文章编号：６１３１（０８０００１７ — ８８２０）４— ０８一ｏ２

浇注温度和压射速度对Al-30Si压铸组织和力学性能的影响

30MPa，表 1 中的压射比压是压铸后显示的实际工作压力。
2 试验结果与分析
2． 1 浇注温度对压铸组织的影响图 1 是在不同浇注温度下的压铸组织，由初生
硅和共晶组织组成。黑色大块状的是初生硅，白色的枝晶是 α － Al，弥散的 α － Al 周围的黑色部分是共晶硅。从图 1 可以看出，浇注温度对于铸态组织
·56·
·轻合金及其加工·
轻金属
2011 年第 10 期
浇注温度和压射速度对 Al － 30Si 压铸组织和力学性能的影响
张威1 ，阎峰云1，2 ，牟余江1 ，杨群英1
（ 1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州 730050； 2．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州 730050）
从图 2 可以看出，随着浇注温度的升高，合金的抗拉强度增大。特别是温度从 780℃ 升高到 820℃ 时，抗拉强度出现了大幅度的增加，而从 820℃ 升高到 860℃ 时抗拉强度却变化不大，这和初生硅的尺寸关系比较大。组织中存在的形状各异、尺寸粗大的初生硅严重地割裂了基体组织，同时硅相作为组织中的脆性相，本身强度并不高，并且在初生硅的尖角处、棱角处都容易产生应力集中。所以此时初生硅的尺寸主导着抗拉强度的大小。
从图 4 中可以看出，合金的抗拉强度随着压射速度的增加，呈现出了先增大后减小的趋势，最大值为 217N / mm2 出现在压射速度为 4m / s 时。这主要是因为开始随着压射速度的增加，压射比压也在增加，可提高铸件内部组织的致密性，使铸件内微小孔隙或气泡被压缩，孔隙率减小的缘故。此外，压射速度的增加，合金熔体的冷却速率加快，抑制了初生硅相的长大出现了大量的颗粒状的初生硅相，同时也使 α － Al 分布更均匀，这对提高合金的力学性能有明显作用。但当压射速度进一步增加时，型腔中气体来不及排出，造成卷气，且卷入的气体在合金液内形成一个反向气压，不利于液体的补缩，因而容易形成大量的气孔、缩孔和缩松等缺陷。压射速度越大，则卷气越严重，使得压铸件的致密度减小。气孔或缩松增多使得压铸件的性能下降。

A1TiCCeP对Al-30%Si合金初晶硅相的变质效果研究

引言
过共晶铝硅合金具有优异的综合性能，热如
体温度处理法．Ｊ及化学处理法副 ① 卜等均可用于初晶硅相的变质处理，但变质效果和工艺复杂性存在较大差异，中变质效果较好且方便操作是其
ｗｉｔｆｌＯｉ，｝ｉｆｒａｙｓｉｎＣｅｄｃｅｓｄｔ２ｍ．ｅｈ－％Ｓ）ｔｅｓｅｏｉｒｉｃａｂｅｒａｅ８ｇｏＡ３Ｉｚｐｍｌｏｎｏ
Ｋｅｗｏｄ：ｍｏｉｅｔｒｗｔｈｓｈｒｓｙｒｓｄｆａｏｉｐｏｐｏｕ；Ａ１０Ｓｌｙ；ｍｏｉｃｔｎ；ｐｍａｙｓｉｏｉｈ－％ｉａｏ３ｌｄｆａｉｉｏｉｒｒｉｃｎｌ
ＣｅｉｇｉＬｉｕ，Ｃｅｏｇｕ，ｉＲｎｕ，ａｉ，ｉｈｌｎＷａｇＬａｄｎｈｎＸａｂｎ，ｉｕｈｎＹｎｌＱｕｕｇｉＷｕＨｉｎＷｅＺｅａｇ，ｎｉｅｇｎＱｊｂｉｎ
（．ｏｌｅｏｅｈｎｃｌｎｉｃｒｇａｄＡｔｍｔｎｕｈｕＵｖｒｉ，ｕｈｕ３０，ｈｎ；１ＣｌｇＭｃａｉａＥｓｎｅｉｎｕｏａｏ，ＦｚｏｎｅｔＦｚｏ５１６Ｃｉａｅｆｎｉｉｓｙ１
２ＭａｒｌＳｉｃｎｎｉｅｒｇＤｐｒｅｔＦｊｎＵｉｒｔｏＴｃｏｇ，ｕｈｕ３０１，ｈｎ）．ｔｉｃｎｅａｄＥｇｅｉｅａｔｎ，ｕｉｎｖｓｙｆｅｈｌｅａｅｎｎｍａｅｉｎｏＦｚｏ５１８Ｃｉｙａ

AlTiCCeP对Al-30％Si合金初晶硅相的变质效果研究

AlTiCCeP对Al-30％Si合金初晶硅相的变质效果研究陈祥彬;李秋菊;陈永禄;丘润贵;吴海彬;魏喆良;王连登【期刊名称】《福建工程学院学报》【年(卷),期】2012(010)003【摘要】借助SEM与XRD分析手段,对自制的AlTiCCeP(含2％P)中间合金进行物相分析,并以Al30％ Si合金为变质对象,探讨其对初晶硅的变质效果与变质机理.结果发现:AlTiCceP中间合金组织中含有TiC、AlP、TiAl3和Ti2Al20Ce等物相,当AlTiCCeP的添加量(以磷的实际添加重计算)为Al-30％ Si合金质量的0.15％时,时初晶硅变质效果显著,平均尺寸约为28μm,优于商用Cu-P中间合金.【总页数】4页(P218-221)【作者】陈祥彬;李秋菊;陈永禄;丘润贵;吴海彬;魏喆良;王连登【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116;福建工程学院材料科学与工程系,福建福州350118;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116;福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350116【正文语种】中文【中图分类】TG166.3【相关文献】1.磷变质对Al-17.5Si-4.5Cu-1Zn-0.7Mg-0.5Ni变形合金初晶硅形貌与室温拉伸性能的影响 [J], 何克准;于福晓;赵大志;左良2.高硅铝合金初晶硅变质效果的热分析研究 [J], 吴树森;曾勇;毛有武;钟鼓;姜华文3.P-RE复合变质对A392合金中初晶硅的影响 [J], 余焕伟;杨明升;张天清;刘忠侠;赵瑞峰;王明星;刘志勇;翁永刚4.变质工艺影响过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究 [J], 张俊红;任智森;赵群;张英5.气/液比和挤压比对过共晶铝-硅合金初晶硅相的影响 [J], 谢长安;尚成嘉;贺信莱;熊柏青;石力开因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Bi对Al-30％Mg2Si复合材料组织和性能的影响

Bi对Al-30％Mg2Si复合材料组织和性能的影响
任玉艳;刘桐宇;李英民
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2015(037)002
【摘要】为了研究铋(Bi)对Al-30％ Mg2Si复合材料显微组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-30％ Mg2Si复合材料,并加入不同量的Bi对其细化变质.利用扫描电镜进行显微组织观察,并利用布氏硬度计和液压式万能试验机进行力学性能测试.试验结果显示,稀土Bi的质量分数由0％增加至5％时,初生相
Mg2Si的平均晶粒尺寸先减小后变大,而抗拉强度、硬度和伸长率则先提高后减小;当Bi加入量约为3％时,初生相Mg2Si显微组织细化效果最为明显,综合力学性能最好.
【总页数】6页(P159-164)
【作者】任玉艳;刘桐宇;李英民
【作者单位】沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳110870;沈阳工业大学材料科学与工程学院,沈阳110870【正文语种】中文
【中图分类】TB331
【相关文献】
1.Bi对原位自生Mg2Si/Al复合材料组织和干滑动摩擦磨损行为的影响 [J], 武晓峰;王喆
2.Sn、Bi对Mg2Si合金组织与性能的影响 [J], 周琦;李延荣;臧树俊
3.压头速度对触变模锻原位Mg2Sip/AM60B复合材料显微组织与拉伸性能的影响[J], 张素卿; 陈体军; 周吉学
4.Bi对Al-40％Mg2Si复合材料组织和性能的影响 [J], 任玉艳;刘桐宇;李英民
5.Mg2Si含量对过共晶Al-Si复合材料组织和性能影响 [J], 董拴涛
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