过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系
Al50Si50合金过冷熔体中Si晶体的生长
Al-50 At. Pct Si合金通过电磁悬浮的过冷和凝固R.P. LIU, D.M. HERLACH, M. VANDYOUSSEFI, and A.L. GREER摘要利用电磁悬浮技术在真空状态下成功的制备出的直径为10mm的50Al-50Si 的液滴。
得到的最大过冷度是320K，使用扫描电子显微镜观察不同过冷度下凝固样品小球的表面及其截面深腐蚀后的组织形貌．过冷度较小时，初生相Si的形貌为板条状枝晶，过冷度较大时，初生相Si的形貌转变为粒状．在板条状的初生相Si中发现了沉积的Al，其在溶质堆积中生长。
较大过冷度下，微观组织中出现晶粒细化的现象，这与Si晶体生长受溶质的抑制及初生相Si枝晶的断裂有关．在深过冷状态下Al-Si共晶合金的形貌开始转变成为不规则形状。
1.介绍因为铝硅合金在工业上很重要,所以我们在一直研究铝硅合金。
根据组成，铝硅共晶合金的微观结构是a-Al状树突或初生Si和共晶本身是纤维状或片状。
微观结构可以通过添加元素如钛、磷、钠、或Sr发生改变,通过定向凝固或者快速冷却与高能束表面处理等方法也可以改变微观结构。
在此过程中应该特别注意初生Si的形态和共晶阶段的形态。
报告的主要相形态包括六角板状晶体，各项等大的等轴八角晶体，晶体含有平行孪晶,星形的晶体包含两到五格辐射双平面和球面晶体。
已经有越来越多对过共晶铝硅合金的研究,硅含量的质量比高达30 %。
这些显示了各种微结构,这取决于组合物和加工条件。
通过激光扫描，晶体表面熔化会使得凝固结构的成核和长大尤其迅速。
对于更高的扫描速率和质量比大于20%的硅，等轴晶Si晶体被直径为几微米的被等轴晶a-Al包围，他嵌入在纤维状的共晶体中。
硅晶体的数量会随着扫描速率的增加而增加。
在质量比为30%的铝硅合金快速挤压凝固也报道了类似效应，在质量比为20%的Si样品的激光扫描中并没有发现初生Si的这种沉积物。
随着技术的发展，我们可以通过无容器的处理方法如液滴的电磁悬浮技术来代替这种深度过冷样体(~ 1-cm-直径相滴)的快速凝固。
亚共晶、共晶和过共晶铝合金成分差异原因
一、概述铝合金是一种重要的结构材料，具有良好的强度、耐腐蚀性和导热性。
在铝合金中，亚共晶、共晶和过共晶铝合金是常见的三种组织形式。
它们在成分上存在一定的差异，主要表现在主要合金元素的含量和配比上。
本文将对亚共晶、共晶和过共晶铝合金成分差异的原因进行探讨，以便更好地了解这些铝合金的特性和应用。
二、亚共晶、共晶和过共晶铝合金的定义1. 亚共晶铝合金：指的是铝合金中含有少量的共晶组织，其主要组织形式为α-Al（固溶体）和少量的Al-Si共晶。
2. 共晶铝合金：指的是铝合金中包含较多的Al-Si共晶组织，其组织形式为α-Al和Si相的共晶结构。
3. 过共晶铝合金：指的是铝合金中含有大量的Al-Si共晶组织，其共晶相比例较高。
三、亚共晶、共晶和过共晶铝合金成分差异的原因1. 合金元素含量亚共晶铝合金中的主要合金元素为硅（Si），硅的含量一般在5以下。
共晶铝合金中硅的含量一般在5-12之间。
而过共晶铝合金中的硅含量则较高，一般在12以上。
合金元素含量的差异导致了铝合金的晶界形态和组织排列的不同，从而影响了其性能和用途。
2. 合金元素配比除了硅元素的含量之外，亚共晶、共晶和过共晶铝合金中的其他合金元素的配比也存在差异。
在亚共晶铝合金中，除了硅元素外，还可能含有小量的铜、镁等元素。
而在共晶和过共晶铝合金中，除了硅元素外，可能还含有锶、钠等元素。
这些合金元素的配比对于铝合金的相变和组织形成都起着重要作用。
3. 铸造工艺铸造工艺对于铝合金的组织形态也有一定的影响。
亚共晶铝合金通常是通过快速凝固工艺制备而成，使得铝合金中形成了一定比例的共晶组织。
而共晶铝合金则是通过适当的铸造工艺控制形成所需的共晶结构。
而过共晶铝合金则是较高硅含量和特定的铸造工艺共同作用下形成的铝合金。
四、结论亚共晶、共晶和过共晶铝合金在成分上存在一定的差异，主要表现在合金元素的含量和配比上。
这些差异决定了铝合金的晶界形态和组织排列的不同，进而影响了铝合金的力学性能、抗拉强度和耐腐蚀性能等特性。
al-si合金的共晶组织-概述说明以及解释
al-si合金的共晶组织-概述说明以及解释1.引言1.1 概述共晶组织是指在一种合金中两种或更多的固相晶体同时沉淀、生长、并相互交织形成的一种特殊的微观结构。
在al-si合金中，共晶组织是由铝和硅两种元素组成的。
这种共晶组织的形成对于al-si合金的性能具有重要影响。
共晶组织是一种典型的多相结构，其特点是两种或多种不同成分的晶体在固态下同时生成并形成相互交织的结构。
在al-si合金的共晶组织中，铝和硅会形成交错排列的条纹状结构。
这种特殊的结构形态为合金提供了许多独特的性质和特点。
在工程领域中，al-si合金广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
共晶组织作为al-si合金的典型微观结构，其形成机制和微观结构的研究对于理解合金性能、改善合金质量和开发新的应用具有重要意义。
因此，本文将从共晶组织的定义和特点出发，重点研究al-si合金共晶组织形成机制和微观结构，并探讨共晶组织对al-si合金性能的影响。
同时，本文还将讨论共晶组织控制方法和应用，并提出未来的研究方向。
通过对al-si合金的共晶组织进行深入研究，有望为合金设计和应用提供有力支持。
文章结构部分内容可以如下所示：1.2 文章结构本文共包括三个主要部分：引言、正文和结论。
引言部分主要是对al-si合金的共晶组织进行概述，并说明文章的目的。
正文部分分为三个小节，分别探讨共晶组织的定义和特点，al-si合金的共晶组织形成机制以及al-si合金共晶组织的微观结构。
其中，2.1节将介绍共晶组织的基本定义以及其特点，解释为什么共晶组织在材料科学中具有重要意义。
2.2节将详细讨论al-si合金的共晶组织形成机制，包括共晶相的选择和形成条件等方面的内容。
2.3节将从微观结构的角度研究al-si合金的共晶组织，包括共晶相的形貌、分布以及其与基体相互作用等方面的内容。
结论部分将对共晶组织对al-si合金性能的影响进行总结，探讨共晶组织控制的方法和应用，并展望未来针对共晶组织的研究方向。
电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律
第38卷 第10期 稀有金属材料与工程 V ol.38, No.10 2009年 10月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING October 2009收稿日期：2009-06-04基金项目：国家自然科学基金资助项目（50474048）作者简介：张志清，男，1974年生，博士生，讲师，重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044，电话：0086-23-65112205，E-mail:zqzhang@电磁离心铸造Al-20Si 过共晶合金中硅相组织演变规律张志清1，李丘林3，刘 伟2，刘 庆1(1. 重庆大学，重庆 400044) (2. 清华大学，北京 100084)(3. 清华大学深圳研究生院，广东 深圳 518055)摘 要：采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si （质量分数，下同）过共晶合金空心管坯，研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响。
结果表明，随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小；与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比，施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化，外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶，内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化；初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小。
电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构，共晶硅分布杂乱，且共晶团共晶片层间距逐渐增加。
关键词：电磁离心；Al-20Si 过共晶合金；初晶硅相中图法分类号：TG146.2+1 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2009)10-1769-05离心铸造法是利用旋转产生的离心力使熔融金属液充满铸模。
离心铸造方法可以应用在很多领域，如高精度铸造、管材、高合金涡轮机叶片及外形较复杂的铸件等。
离心铸造方法较传统静态铸造，所需设备空间更小，对一些不适于进一步锻造的铸件可以直接铸造成型。
离心铸造具有设备简单、组织致密等优点。
过共晶铝硅合金中硅相细化的研究进展
过共晶铝硅合金中硅相细化的研究进展
董天顺;马庆亮;付彬国;李晶琨;李国禄;陆鹏炜
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】过共晶铝硅合金因其耐磨性能良好而受到关注,但组织中含有粗大的初晶硅和针状的共晶硅,限制了其进一步广泛使用。
本文综述了当前过共晶铝硅合金中硅相细化的一些方法,如合金化、变质处理和改进制备工艺等。
其中重点介绍了合金化对过共晶铝硅合金中组织的作用;然后对各种变质剂的细化效果进行了对比分析;并讨论了改进制备工艺对硅相尺寸和形貌的影响;最后指出未来的研究方向应集中开发出适用于广泛使用的新型复合变质剂,并通过变质和改进制备工艺相结合,获得性能更加优异的过共晶铝硅合金。
【总页数】7页(P1-6)
【作者】董天顺;马庆亮;付彬国;李晶琨;李国禄;陆鹏炜
【作者单位】河北工业大学材料科学与工程学院;河北省新型功能材料重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TG243;TG292
【相关文献】
1.过共晶铝硅合金中初生相细化的研究进展
2.钠盐变质铝硅合金中的共晶硅相
3.过共晶铝硅合金中初晶硅复合异质形核的研究
4.过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系
5.过共晶铝硅合金中初晶硅的变质机理探讨
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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。
过共晶铸造铝硅合金及加工技术
过共晶铸造铝硅合金及加工技术孙玉福刘胜新郑州大学材料科学与工程学院2016.072铸造铝硅合金的成分、组织及性能过共晶铝硅合金的特点和应用过共晶铝合金的熔炼工艺过共晶铝合金的组织控制过共晶铝硅合金铸造方式过共晶铝硅合金的强化方法过共晶铝硅合金的加工主要内容概述纯铝：优良的导电和电热性能，表面有致密氧化膜，在大气、淡水及氧化性酸类中有一定的耐蚀性。
以纯铝为基，添加不同的合金元素，将形成不同系列的铝合金。
一、铸造铝硅合金的成分、组织及性能Al-Si二元相图在铝硅合金中加Si，能显著改善合金的流动性，降低合金的热膨胀系数，减少热裂倾向，减轻合金比重，提高耐磨性、高温强度、刚度和疲劳强度，并且减少疏松提高气密性。
亚共晶铝硅合金组织a （a +b ）过共晶铝硅合金组织bb (Si)+共晶体（a+b ）a (Al)+共晶体（a+b ）一、铸造铝硅合金的成分、组织及性能按合金中Si含量的多少，该系合金可分为三类：亚共晶(Si<10%)，共晶(Si11%~13%)和过共晶(Si16%~26%)铝硅合金。
共晶和亚共晶型铝硅合金通常加入铜、镁、镍、锌等合金元素，需通过热处理提高机械性能，具有较好的力学性能、摩擦性能和使用性能，是中小型内燃机活塞的首选材料，国内常用的该类合金以ZL108和ZL109为典型代表。
表1国内外常用活塞铝合金的物理性能铝的塑性大，不易切削。
随着含硅量的增加，共晶体的数量增多，切削性能改善，但硅相硬度高，易磨损刀具，尤其是有粗大共晶硅的过共晶铝硅合金，通常刀具磨损严重，被加工表面毛糙。
含硅量的变化对铝硅合金的组织和性能都会产生影响，通常随着硅量的增加，磨损量、腐蚀量、线膨胀系数、密度和电导率均直线下降。
初生Si 的显微硬度很高为HV1000～1300，而α(A l)的显微硬度仅为HV60～100。
含硅量的变化和是否进行变质处理是影响铝硅合金组织和性能的重要因素。
共晶型铝硅合金具有优良的铸造性能，但因力学性能不高，故常用于压铸、挤压铸造等高速冷却的铸造方法。
共晶铝硅组织结构特点
共晶铝硅组织结构特点1.引言1.1 概述概述：共晶铝硅是一种重要的金属材料，具有特殊的组织结构特点。
其组织结构由铝基体和硅颗粒组成，两者以共晶方式相互固溶，形成一种特殊的共晶结构。
共晶铝硅具有良好的力学性能和导热性能，因此广泛应用于各个领域。
本文将从共晶铝硅的组成和形成机制两方面进行探讨。
首先，将介绍共晶铝硅的基本构成，主要包括铝基体和硅颗粒的特点和成分。
其次，将详细阐述共晶铝硅的形成机制，包括共晶过程中的相变规律和结晶行为。
通过对共晶铝硅的组成和形成机制的深入研究，可以更好地理解共晶铝硅的结构特点及其相关性能。
最后，对共晶铝硅的结构特点进行总结，并展望其在未来的应用前景。
共晶铝硅由于其特殊的结构和性能，在各个领域具有广阔的应用前景，如航空航天、汽车制造、电子设备等。
随着科学技术的不断发展和进步，共晶铝硅材料的应用前景将更加广阔，为各行各业的发展带来更多机遇和挑战。
通过本文的研究，可以更全面地了解共晶铝硅的组织结构特点，为相关领域的研究和应用提供参考，并为其进一步的研究和开发提供指导。
共晶铝硅材料的研究不仅具有学术上的重要价值，同时也对工业生产和技术创新起到积极推动作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章的结构如下所示：第一部分为引言，主要包括概述、文章结构和目的。
第二部分为正文，主要包括共晶铝硅的组成和共晶铝硅的形成机制。
第三部分为结论，主要包括对共晶铝硅的结构特点总结和对共晶铝硅的应用前景展望。
通过以上结构的安排，本文将全面介绍共晶铝硅的组织结构特点，从共晶铝硅的组成和形成机制的角度进行分析和探讨。
最后，通过总结共晶铝硅的结构特点和展望共晶铝硅的应用前景，为读者提供一个综合了解共晶铝硅的全面视角。
1.3 目的本文旨在深入研究共晶铝硅的组织结构特点，探讨其形成机制，并对其在实际应用中的潜力进行展望。
首先，我们将通过对共晶铝硅的组成进行分析，了解其由铝和硅两种元素组成的特点，以及不同比例下的组成变化。
《挤压铸造条件下过共晶Al-Si合金凝固组织及性能调控研究》
《挤压铸造条件下过共晶Al-Si合金凝固组织及性能调控研究》一、引言挤压铸造作为一种重要的金属成形工艺，对于合金材料的性能提升具有重要意义。
在过共晶Al-Si合金中，由于硅相与铝基体的共晶反应，其凝固组织与性能调控显得尤为关键。
本文以挤压铸造条件下的过共晶Al-Si合金为研究对象，探讨其凝固组织的形成过程及其性能的调控方法。
二、材料与方法1. 材料准备实验选用的Al-Si合金为过共晶成分，主要原料包括纯铝、纯硅及其他合金元素。
按照一定比例混合后，进行熔炼和精炼处理，以获得纯净的合金液。
2. 挤压铸造工艺挤压铸造过程中，采用模具对合金液施加一定的压力，使其在模具内快速凝固。
实验中，通过调整压力、温度等参数，探究不同工艺条件对合金凝固组织及性能的影响。
3. 性能测试与组织观察采用金相显微镜、扫描电子显微镜等设备对合金的凝固组织进行观察。
同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对合金的力学性能进行测试。
三、实验结果与分析1. 凝固组织观察在挤压铸造条件下，过共晶Al-Si合金的凝固组织主要由初生硅相、共晶硅相及铝基体组成。
随着压力的增加，初生硅相的尺寸逐渐减小，共晶硅相的分布更加均匀。
此外，合金中还可能存在一定量的杂质相和孔洞等缺陷。
2. 性能调控方法（1）合金成分调控：通过调整Al-Si合金中的Si含量及其他合金元素的比例，可以改变凝固组织的形态和性能。
例如，增加Si含量可以提高合金的硬度，但过多会导致脆性增加。
（2）挤压铸造工艺优化：调整挤压铸造过程中的压力、温度等参数，可以影响合金的凝固过程和性能。
适当的压力可以促进合金的致密化，提高力学性能；而温度则影响合金的流动性及凝固速率。
（3）热处理工艺：对挤压铸造后的合金进行适当的热处理，如退火、淬火等，可以消除内应力、改善组织结构、提高性能。
四、结论本文研究了挤压铸造条件下过共晶Al-Si合金的凝固组织及性能调控方法。
实验结果表明，通过调整合金成分、优化挤压铸造工艺及采用热处理工艺，可以有效地改善合金的凝固组织及性能。
铝基合金材料热循环DSC曲线分析
铝基合金材料热循环DSC曲线分析在20世纪初有科学家提出用金属材料来储能的设想，但直到20世纪80年代以后，才有Kauffman,Birchnall和Mohley等人对金属相变储能材料进行了比较系统的研究.Kauffman在对比金属和盐类的热物理性能、成木因素后，认为当负载和空载时温度变化较大，空载时间短时，金属作为相变储能材料比盐类更有利。
近来认为，Al-Si合金成份和结构的变化对材料的储热性能影响较小，在长期的热循环过程中有良好和稳定的储热性能。
木文选择过共晶铝合金作为研究对象，并对其加入细化剂A1TiB的过共晶铝硅合金及其热循环进行研究，从而获得高硅合金中晶粒细化及热循环对其储热性能的影响。
采用纯铝（99.9%）、结晶硅（99.9%）,镁锭（99.8%）、精炼剂、覆盖剂、钠盐（变质剂）和磷盐（变质剂）分别配制成3个直径20 mm、长100mm的铝合金试棒，含硅量分别为5%,15%,20%。
把试棒分别置于50 ml瓷柑锅后，放入SG-5-12型箱式电阻炉中加热至620℃，然后在炉中冷却至480 0C，如此反复熔化一凝固热循环。
在热循环400,800,1200次时，分别在合金的中部取样，然后分析金相组织并通过DSC测量各试样的相变温度。
用24齿的手工锯条分别在热循环前后的储热合金心部取粉末状试样，并用丙酮洗净并吹干，然后在德国耐驰STA449C差热分析仪上对热循环前后的储热合金进行DSC分析，测试其熔点和熔化潜热的变化。
DSC分析的参数为:加热速率10K/min，加热温度3000℃~7000℃，纯度99.999%氮气，流速20 mL/min。
热循环前的DSC分析图1为送检试样:纯铝，Al-5%Si,AI-15%Si，A1-20%Si合金储热材料测得的DSC曲线图：图1 Al—X%Si合金热循环后的DSC曲线图1中的DSC分析曲线表明，Al-5% Si合金曲线存在2个吸热峰，结合Al-Si 相图分析，可推知前者吸热峰的相变初始温度为低熔点共晶组织的熔化温度，即580℃左右，后者为Al-Si合金的A1固溶体的熔化温度，在625℃~635℃之间。
铸造合金及熔炼思考题
第一篇铸造有色合金及其熔炼思考题及参考答案1.基本概念：屈服强度、抗拉强度、固溶强化、时效强化屈服强度就是指金属对起始塑性变形的抗力；抗拉强度是代表最大均匀塑性变形抗力的指标；固溶强化是指形成固溶体使合金强化的方法；时效强化是指通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，造成的强化。
2.金属材料的强化机制主要有哪些，对强度和塑性有什么影响？晶界强化、固溶强化、分散强化、形变强化、复合强化。
形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。
3.铸造合金的使用性能有哪些？机械性能、物理性能和化学性能4.铸造合金的工艺性能有哪些？铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能5.基本概念：变质处理、机械性能的壁厚效应所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善合金机械性能。
这种随铸件壁厚增加而使机械性能下降的现象，称为机械性能的壁厚效应。
6.铝硅合金进行变质处理的原因及方法？原因：铝硅合金中的硅相在自发非控制生长条件下会长成粗大的片状，这种形态的脆性相严重割裂基体，大大降低合金的强度和塑性，为了改变这种状况，必须进行变质处理。
方法：生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。
7.镁、铜、铁和锰对铝硅合金组织和性能的影响？1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降；2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性；3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，同时降低了合金的抗蚀性；4）锰：在Al-Si合金中加入锰，可大大降低Fe的危害。
8.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因？活塞材料要求具有高的热强性和耐磨性，低的线膨胀系数和密度。
共晶及过共晶合金铝硅合金中含有大量共晶和初生硅硅，可以保证合金有良好的铸造性能和低的线胀系数，并提高强度、耐磨性、抗蚀性。
Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果
Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果刘靓;李凯良;刘亚;吴长军;苏旭平;王建华【摘要】采用Al-5Ti-B变质剂对过共晶Al-18Si合金进行反向变质处理,用光学显微镜观察合金的组织与形貌,研究变质剂加入量、变质温度和冷却速度对初晶硅的尺寸、形态和面积分数以及共晶组织的影响.研究表明:当Al-5Ti-B加入量(质量分数)为0.3%时,变质处理后Al-18Si合金中的初晶硅和共晶硅尺寸明显减小,初晶硅的面积分数减小;与其相比,变质剂加入量增加到0.6%时,初晶硅尺寸变化不明显,但共晶硅进一步细化;随冷却速率降低,变质处理后Al-18Si合金中初晶硅相的数量减少,但Si颗粒尺寸明显增大,并且共晶硅细化;与Al-18Si合金在720℃变质相比,该合金在780℃变质处理时,初晶硅的尺寸增大,但初晶硅的面积分数显著减小;合金在850℃变质处理后初晶硅的尺寸、面积分数都比720℃变质处理后明显减小;随变质温度升高,Al-Si合金中的共晶硅明显细化.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2016(021)001【总页数】6页(P59-64)【关键词】过共晶铝硅合金;初晶硅;共晶硅;反向变质;变质机理【作者】刘靓;李凯良;刘亚;吴长军;苏旭平;王建华【作者单位】常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164;常州大学江苏省光优科学与工程协同创新中心,常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TG292硅含量(质量分数，下同)为17%~26%的过共晶铝硅合金，由于其密度和线膨胀系数较小、体积稳定性和耐磨性好，是一种十分理想的发动机活塞材料，得到广泛应用[1−2]。
过共晶铝硅合金硅相复合变质的研究进展
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣｏｍｐｌｅｘＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎＳｉＰｈａｓｅｉｎ ＨｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃＡｌＳｉＡｌｌｏｙｓ
ＺＨＵＹｕｎｍａｏ１，２，３ ＷＡＮＧＫｕｉ１，２，３ ＪＩＡＮＧＨａｉｙａｎ１，２，３ ＷＡＮＧＱｕｄｏｎｇ１，２，３ ＤＩＮＧＷｅｎｊｉａｎｇ１，２，３ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬｉｇｈｔＡｌｌｏｙＮｅｔＦｏｒｍｉｎｇａｎｄＫｅｙＳｔａｔｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｔａｌ ＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．５１８０４１９７） 作者简介：朱运茂，男，研究方向为过共晶铝硅合金的硅相变质，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｙｍｆｏｒｅｖｅｒ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 通信作者：王奎，Ｅｍａｉｌ：ｆａｔｅｒａｔｏｒｙ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ，电话：０２１５４７４２７１５
单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响
··凝固过程中，固-液界面的生长形貌是影响合金组织性能以及缺陷形成的重要因素。
Al-Si 合金具有优异的铸造性能，良好的力学性能及其他物理化学性能，是研究和应用最为广泛的铸造铝合金，占铝铸件产量的85%~90%，且适用于各种铸造方法。
大多数的铸造缺陷往往出现在合金凝固的最后阶段，而铝硅共晶体是铝硅合金凝固最后阶段的主要组织，铝硅共晶体的生长形态是影响合金性能的重要因素。
20世纪60年代，Kim 和Heine [1]对变质和未变质共晶铝硅合金的凝固模式进行了研究，发现变质合金中共晶体倾向于从铸件表层向中心生长，而未变质合金中共晶体在熔体中沿任意方向生长。
A.K.Dahle 等[2-7]对铝硅合金共晶凝固形核与生长进行了大量研究，发现未变质A356合金中有独立形核的共晶团且大部分α-Al 共晶体和树枝状α-Al 晶体取向一致，说明先析出α-Al 相是共晶体有效形核核心；另外还发现未变质工业铝硅合金中共晶体的形核是充分的，而未变质高纯铝硅合金中只有很少共晶团形成。
加入Sr 后，工业铝硅合金中形核率降低，而对高纯铝硅合金无明显影响。
蔡惠民和孙伟成等[8-10]对共晶凝固的机制及组织形态进行了研究，发现凝固条件不同得到的硅晶体形貌差别很大。
然而，他们的研究重点都是共晶组织的微观形成机制，探讨共晶组织中α-Al 相和Si 相的生长形态和相互关系，而没有当成一个整体来研究共晶体的生长形态。
铝硅合金凝固后期往往是共晶体的凝固过程，也是合金中微孔大量形成的阶段，本文研究了不同凝固条件下共晶体的生长形态，这将对研究铝合金中微孔的形成有重大的理论意义和应用价值。
由于凝固过程中固液界面形貌演化是一个涉及热量、质量和动量传输，以及界面动力学和毛细作用效应的自由边界问题，这一问题的复杂性造成目前在试验研究和理论分析上存在许多障碍，故在一黄婉如，廖恒成，吴申庆，孙国雄（东南大学材料科学与工程学院，江苏南京211189）摘要：对Al-13Si-0.2Sr-0.35Mg 合金进行了一系列单向凝固实验，研究了界面前沿温度梯度G L 和生长速度R 对铝硅合金共晶生长形态的影响。
(1铸铝金具制造质量控制要点
铸铝金具制造质量控制一、铸铝金具质量问题及主要原因1.铸铝金具常见的质量问题：1）材质化学成分不合格；2）铝铸造件表面出现可见裂纹、冷隔、浇不足；3）铝铸造件内部出现气孔、疏松；4）材料强度不符合要求。
2.材质化学成分不合格主要原因:1）进厂的原材料成分不合格，没有经过检验检测就投入使用；2）自己熔炼时各种原材料配置比例不合格，如硅（Si）、镁（Mg）等加入量太多或太少；3）加入的回炉料没有经过成分检测就投入使用；4）回炉料中各种杂质，特别是有害杂质铁（Fe）带入铝液中；5）熔炼中熔炼炉没有清理干净（洗炉），不同牌号铝合金成分混杂；6）各种熔炼工具、金属模等没有进行清理和喷刷涂料，有害杂质铁（Fe）带入铝液中。
7）熔炼温度过高、时间过长，导致有用元素烧损、杂质的增加。
3.铝铸造件表面出现可见裂纹原因：1）合金的铸造性能差，线收缩系数大，如纯铝；2）浇注温度过高，而模具温度过低；3）开模过早，铝液还没有凝固；4）开模过迟，铸件对模具、芯棒的包裹力过大，导致脱模力过大。
5）模具补缩系统不良，对铸件的补缩不足6）铸件壁厚相差过大。
4.铸件出现冷隔、浇不足原因：1）合金的铸造性能差，流动性差，如纯铝；2）浇注温度过低或模具温度过低；3）模具排气不良；4）模具设计不合理，压力头不足；5）铸件壁厚太薄，不适合用重力铸造、砂模铸造；6）铝合金液未进行变质处理，合金流动性差；7）铝合金含硅（Si）低于标准值,合金流动性差。
5.铝铸造件内部出现气孔、疏松原因：1）铝合金熔炼时温度过高、时间过长或铝锭受潮没有进行烘干，导致金属液吸入的氢气太多；2）熔炼时铝液未进行精炼除气处理；3）模具模具排气不良；4）铝合金熔炼温度过高、时间过程、浇注时间拖延过长，导致金属氧化严重，炉气中有害气体、杂质入侵增加；6.材料强度不符合要求原因：1）是铸件在铝液熔炼和浇注中各种问题引起；材料强度是否符合标准要求是上述铸铝件各种质量问题综合的反映，如材质化学成分不合格；铝铸造件表面出现可见裂纹、冷隔、浇不足；铝铸造件内部出现气孔、疏松等反映；2）铝液没有经过变质细化处理；3）铝合金热处理不当引起。
关于ZS24过共晶铝硅合金变质剂的探究
关于ZS24过共晶铝硅合金变质剂的探究为了更好的进行ZS24合金的分析，我们要进行单质Sr、P及其稀土，这三个环节的关系联系，从而实现一种复合式的变质剂的应用。
我们可以通过对该复合变质剂的应用，进行ZS24合金的编制，得到其共晶硅相，该物体呈现蠕球杆状，并且该变质剂的应用下，得到的变质效果是明显的好于普通的高效复合变质剂的，通过对Sr、稀土及其P等三个要素的复合，可以满足日常良好的变质剂的应用。
通过研究P、稀土、Sr的单一变质和三者之间的复合变质，得到了一种变质效果良好的P-RE-Sr三元复合变质剂。
利用该复合变质剂变质ZS24合金，得到的初晶硅尺寸仅10～15μm，且初晶硅明显呈钝角化和团球化特征，同时得到尺寸细小的共晶硅相，大部分呈蠕球杆状，好于高效磷复合变质剂（PM）变质的短杆状共晶硅。
标签：ZS24过共晶铝硅合金：存在问题：管理优化1 关于ZS24合金元素选择方案及其准备工作的探究为了更好的进行变质元素的应用效果的分析，该文就ZS2变质剂进行应用，从而实现发动机的有效研制，该变质剂具备良好的应用性能，通过对该应用模式的探究，可以进行各个变质元素之间相互关系的探讨，进而优化其变质效果，确保共晶硅及其初晶硅的细化，实现其变质剂的有效应用。
该变质剂具备良好的应用效益，在实践过程中，我们要就其搭配问题及其加入量问题展开研究，实现其合金的综合性能的提升，这是我们研究该变质剂的一个应用特点，就是实现合金性能的性能最大化，当然，这需要我们展开变质剂搭配量及其加入量的探讨。
通过对过共晶Al-Si合金文献的研究发现，当含硅量为22～25%左右时，合金凝固时具有最小的凝固收缩率，曲线拟合估计值约为23.6%，当含Si量超过23.6%时，试样凝固收缩率从正值开始变为负值，即从凝固收缩转变为凝固膨胀。
且文献研究发现：Al-Si合金的磨损率随着硅含量的增加先下降后升高，未变质的铝硅合金磨损率最低点在硅含量为21%左右，而变质过的铝硅合金最低点在25%左右。
钠盐变质铝硅合金中的共晶硅相
第20卷 第1期2000年3月航 空 材 料 学 报JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALSVol.20,No.1M arch2000钠盐变质铝硅合金中的共晶硅相徐建辉 龙文元 方立高(南昌航空工业学院材料系,南昌330034)摘要:采用高纯铝和硅(>99.99wt%)配制A-l10%Si二元合金,经三元钠盐变质,研究合金中共晶硅相。
结果表明,铝硅合金共晶凝固时,硅相滞后于铝相结晶。
进行钠盐变质处理后,共晶凝固时硅相滞后更加明显,并使之由片状转变为纤维状。
钠盐变质后的共晶硅中有较多的孪晶,孪晶轴为(111)Si,孪晶方向为(211)Si,共晶两相的位向关系符合[100]Al[110]Si。
钠盐变质后的共晶硅以孪晶沟槽(T PRE)长大机制进行分枝、细化和弯曲,从而证明孪晶沟槽长大机制是产生变质结构的重要途径。
关键词:变质处理;铝硅合金;显微组织;钠盐;共晶硅中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2000)01-0018-05铝硅二元合金经钠盐变质、锶变质、锑变质及混合稀土变质后的共晶硅形态与未变质前有很大差异[1,2]。
对锶盐变质和未变质两种情况下的共晶硅形态差异及孪晶沟槽(T PRE)长大机制,Mshamsuzon和A.M.H agan在电子显微分析的基础上做了大量工作[3~5],Hallewall等[6~9]对未变质合金中的共晶硅的生长面、结晶过程及机制进行了研究和计算,表明未变质处理时共晶硅内生成孪晶的机率很小,孪晶密度极低。
变质元素的加入,易于诱发孪晶。
但对共晶凝固时相领先问题未给予重视,更未见实验证明。
同时,对钠盐变质的许多细节问题也有待进一步探讨。
1 实验方法采用高纯铝和硅(>99.99w t%),在井式电阻炉中用石墨坩埚配制A-l10%Si二元合金,并经三元钠盐(62.5%NaCl+12.5%KCl+25%NaF)进行变质处理,分别浇注 12mm杆状金属型冷却试样(冷却速度为182 /min)和 6mm长杆砂型试样(预制定向凝固试样)。
共晶合金的相选择调控
共晶合金的相选择调控
共晶合金是由两个或多个相在一定比例下共存的合金。
常见的共晶合金包括铝-硅合金、铜-锡合金、铸铁等。
相互作用是共晶合金制备中相选择和调控的重要影响因素。
本
文将探讨相选择和调控对共晶合金性能的影响。
相选择是共晶合金重要的制备工艺之一。
不同的共晶合金由不同的相组成，相选择的
好坏决定了共晶合金的质量和性能。
相互作用分为好的和差的两种类型。
好的相互作用可
以促进共晶的形成，提高共晶合金的性能；相反，差的相互作用会破坏共晶结构，造成共
晶偏析。
相调控是共晶合金制备过程中的另一个重要的影响因素。
相调控可以改变合金中相的
比例和分布，以控制共晶合金的性能和形状。
相调控的方法包括控制合金中物质传输、控
制温度和组元配比等。
共晶合金形貌中微结构对共晶合金的性质有很大的影响。
因此，通
过调控合金中相的大小、形状和分布等方面，可以进一步优化共晶合金的性能和微结构。
共晶合金的相选择和调控是提高共晶合金性能和结构的重要手段。
通过相选择和调控，可以得到优异的共晶合金，提高共晶合金的性能，同时控制共晶偏析情况，有效实现共晶
结构控制。
在共晶合金制备的过程中，需要对合金中的相进行选择和调节，以满足合金应
用需求。
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２００９年第１期曾斌，刘奇元：过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系
·５１·
共晶硅。
因此当我们需要确定两相的取向关系时，还需要得到硅相的衍射斑点，于是将电子束移至单一共晶硅时，共晶硅的所有斑点都显示出来了。
即图
（ａ）两相区选区衍射（＾１）ｌｂ，图１ｂ中共晶硅与图１ａ中共晶硅的衍射斑点相同。
利用这两副衍射斑点图，我们可以得到共晶铝硅相的取向关系。
（ｂ）单—硅相选区衍射
２．１标定图１ａ中共晶铝的衍射斑点图
对照面心立方特征平行四边形表：
（１）在基体衍射斑点叠
１３１５１６１］㈣晶带轴ＲＩ毪２，爪／Ｒ１：＝１．．０。
００，，ＲＩ玛３／能Ｒ２：－－１．．。
０２０：
Ｒ１＝２０．５３；Ｒ２＝２０．７７；Ｒ３＝２０．８２
、～．。
９●………．…
…。
’．二～……。
ｉ．
１毪瓜ｌ：１名１０：Ｒ３瓜１二１．０１４
’因为衍射斑点６次对称，所以排除［３５６］晶带轴
（ａ）标定前（＾１）田２共昌铝选区衍射
（２）验证标定的指数
Ｌ＝８００ｍｍ，加速电压Ｕ＝１００ｋＶ，查表得到波长＝０．０３７埃
①当晶带轴取［１１１］时，代入Ｌｋ＝Ｒｄ代入得到ｄ＝１．４４１Ａ
查表ａ－－ｄ×２．８２８
ａ＝４．０７７Ａ
②当晶带轴取［３５６Ｊ时，代入Ｌ入＝Ｒｄ代入得到ｄ＝ｄ＝１．４４１Ａ
查表ｆｌ＝ｄ×４．３５９
ａ＝６．２８１Ａ
Ａｌ的晶体点阵常数４．０４９６／ｋ可以排除Ｃ３５６］晶带轴
斑点晶带轴指数为［１１１］，斑点指数分别为Ｒ１（２０２），Ｒ２（０２２）
（ｂ）标定后（＾１）
２．２标定图ｌｂ中共晶硅的衍射斑点图
（１）在基体衍射斑点中，
Ｒ１＝９．４５，Ｒ２＝９．５３，Ｒ３＝１０．８
Ｉ毪瓜１＝１．００８，Ｒ３／Ｒ１＝１．１４３，
［０１１］晶带轴Ｒ２／Ｒ１＝１．０００。
Ｒ３／Ｒ２＝１．１５５所以Ｒ１（１１１）Ｉ毪（１１１）（２）验证标定的指数
Ｌ＝８００ｍｍ，加速电压Ｕ＝１００ｋＶ，查表得到波长＝０．０３７埃
Ｌｋ＝Ｒｄ代人得到ｄ＝３．１３２Ａ查表ａ／１．７３２＝ｄａ＝５．４２５Ａ
Ｓｉ的晶体点阵常数５．４２８Ａ
·５２·轻金属２００９年第１期可以证实此斑点就是硅晶体得衍射斑点
（曲标定前（Ｓｉ）
囝３共昌硅选区衍射
（３）根据不同的孪晶面（ＩＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ｉｉｉ）、
（１１１）求出与基体晶带轴［ｕ－ｗ］方向平行的李晶晶
带轴［ｕｔ、ｒｔｗｔ］
计算结果如下
（１１１）（１１１）（１１１）（１１１）
（４１１］（４１１］［０１１］［０１１］
因为孪晶的晶带轴与基体的晶带轴属于同一晶
带轴，可以排除（４１１］［４１１］
因此可以确定孪晶的晶带轴指数为［０１１］
（４）利用重合斑点确定孪晶面指数。
当取（１１１）为重合的孪晶斑点，满足ｈｐ＋ｋｑ＋Ｉｒ
＝３ｎ。
可以确定（１１１）为孪晶面。
当取（１１１）为重合的孪晶斑点，满足ｈｐ＋ｋｑ＋Ｉｒ
＝３ｎ，可以确定（１１１）为孪晶面。
（５）标定重合斑点的孪晶指数。
重合斑点的指数（１１１），由ｈｐ＋ｋｑ＋ｈ－＝３ｎ，求
得ｎ＝一１。
代入公式
［兰习＝２ｎ＋［；］＋［三｝］求得［薹］＝［王１］，
即为孪晶斑点指数
（６）标定其它衍射斑点的指数。
因为孪晶晶带轴为［０１１］，根据晶带定律，ｈｕ＋
ｋｖ＋１ｗ＝０，因为（１００）不存在，所以取（２００）属于
［０１１）］晶带。
代入公式ｈｐ＋ｋｑ＋ｌｒ＝常数＝３ｎ±１
可以求出ｎ＝１
代人公式『ｋｔ］＝［２圣三ｋｈ］一号『ｐｑｋｉｔ１Ｌｒ］
代人公式Ｉｆ＝ｌ２ｎｑ—Ｉ＿詈Ｊ
ｊＬ２盯一ＪＪ
求得陆阼吾Ｆ２１（ｂ）标定后（Ｓｉ）
所以孪晶斑点指数分别为（１１１）和（２００）
在标定完共晶硅和共晶铝的衍射斑点图后，可以确定共晶硅与共晶铝的取向关系过程如下：
①标定出两套衍射斑点指数后，确定出共晶硅晶带轴指数为［１１１］，共晶铝的晶带轴指数为［０１１］。
这也是两倒易面的法线，因而也就是两相晶向的取向关系；②找出互相平行的两相倒易矢量Ｒ１和ｌ毪，从图１ａ中可以看到，（２２０）Ａｌ与（１１１）ｓｉ平行
⑨确定两相的取向关系为
（２２０）ＡＩ／／（１１１）ｓ［１１１］＾ｌ／／［０１１］Ｓｉ。
３结论
本文在研究过共晶铝硅合金变质机理的过程中，得出以下结论：
（１）过共晶铝硅合金中铝硅共晶相也具有与亚共晶铝硅合金中铝硅共晶相相同的晶体取向关系，即（２２０）Ａｌ／／（１１１）＆［１１１］ＡＩ／／（０１１］ｓｉ；
（２）对于亚共晶的铝硅共晶相的取向关系，文献都没有给出详细的确定过程。
而仅仅给出了取向关系的结果。
本文详细的给出了过共晶铝硅共晶相取向关系的确定过程，这个过程实际上是与亚共晶铝硅合金共晶相的取向关系的确定是相同的。
参考文献：
（１］张蓉，黄太文，刘林．过共晶Ａ１一Ｓｉ合金熔体中初晶硅生长特性［Ｊ］．中国有色金属学摄，２００４，１４（２）：２６２—２６６。
［２】郭守信，叶恒强．吴玉琨．电子衍射图在晶体学中的应用ＣＭ］．北京：科学出版社，１９８３．
（３］黄孝瑛．透射电子显徽学［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社。
１９８７．
（４）刘文西．材瓣结构电子显豢分析［Ｍ】．天津：天津大学出版社．１９８８．
（责任缡辑范鸿雁）
过共晶铝硅合金中铝硅共晶相取向关系
作者：曾斌， 刘奇元， ZENG Bin， LIU Qi-yuan
作者单位：湖南文理学院机械工程系,湖南,常德,415000
刊名：
轻金属
英文刊名：LIGHT METALS
年，卷(期)：2009(1)
被引用次数：1次
1.刘文西材料结构电子显微分析 1988
2.黄孝瑛透射电子显徽学 1987
3.郭守信;叶恒强;吴玉琨电子衍射图在晶体学中的应用 1983
4.张蓉;黄太文;刘林过共晶Al-Si合金熔体中初晶硅生长特性[期刊论文]-中国有色金属学报 2004(02)
1.黄婉如.廖恒成.吴申庆.孙国雄单向凝固中温度梯度和凝固速度对铝硅合金共晶生长形态的影响[期刊论文]-铸造 2010(3)
本文链接：/Periodical_qjs200901012.aspx。