过共晶铝硅合金铸锭初晶硅偏析原因分析
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元 素
试样 １
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Ｉ ７ ２ ５ 霪 ￥ 善 辨 魏譬 ｌ ≯？ 谚 霉
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试样 ２ 试样 ３ 标准值
４ ｌ 曩 ０ Ｉ ÷ ！ ｜ Ｆ 瓮 ： Ｏ ． Ｏ ｉ Ｏ ） ６ ８ ３ 鬣 ０ ． ０ ９ ２ ００ ￣ ２ ３ ００ ０ ９ ６ １ ７ ３ ９
关键词 ： 金属材料 ； 过共 晶铝硅合金 ； 铸锭 ； 初 晶硅偏 析 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２ １ ； Ｔ Ｇ１ １ ３ ． １ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ３ — ０ ３
ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬ Ｓ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲｌ ＮＧ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ８ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ ０ ３
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过共晶铝硅合金铸锭初晶硅偏析原因分析
图， 过共 晶铝合金主 要发生 Ｌ 一 Ｓ ｉ Ｐ 一（ Ｓ ｉ Ｅ ＋ ａ （ Ａ１ ） ） ＋ Ｓ ｉ Ｐ 反
应， 过 共 晶高 硅 铝 合 金 主 要 组 织 特 征 为 ｄ ． Ａ１ 、 初 晶硅 和 共 晶组 织 ｆ — Ａｌ ＋ Ｓ ｉ ） 。由 图 １ 可见 ， 该 合 金 组 织 中 明 显可 见 的
蠢ｌ 罨 Ｉ ｔ ｜ 鼍 一
１ ． ２ 试 验 过 程
沿铸锭不 同位 置取样进行 金相 分析 ，并对其 断 口进 行扫描 电镜 观察和能谱分析 。试样经研磨 、 抛光处 理后， 用体积分数 为 Ｏ ． ５ ％的氢 氟酸 溶液腐蚀 ，采用 Ｌ ａ ｉ ｋ ａ Ｄ ＭＩ ５ ０ ０ ０ Ｍ 型 金 相 显 微 镜 观 察 显 微 组 织 。 断 口观 察 和 能 谱 分 析在 Ｆ Ｅ Ｉ Ｑ ｕ ａ ｎ Ｔ ａ ２ ０ ０扫 描 电镜 上 进 行 。
原因。
锭试样 ， 成分如表 ｌ 所示 ， 其 中镍 、 镉、 铅、 锡元 素含量少 且三个试样差别不大 ， 故未列入表 １ 。试 样 ３的铁 杂 质 含
量高 ， 是试 样 １的 １ ． ３ ７ 倍。 试 样 采 用碱 土 元 素 钙 和 碱 金 属 元素钠变质 。
表 １合 金 的化 学成 分
１ 实验 方 法
１ ． １合 金 铸 锭 化 学成 分
试 验 所 用 合 金 样 品 为 国 内某 公司 提 供 的铝 硅 合 金 铸
多的理论研 究，但从工艺 角度 对初晶硅偏析 的研 究 比较 少见 。采 用化 学成 分分 析 、 金 相 组织 分析 、 扫描 电镜 断 口观 察 等 方 法 分 析 某 过 共 晶铝 硅 合 金 铸 锭 的初 晶 硅 偏 析
函 李彦霞 蔡 菊 张兴华 广 东 白云 学 院 广 州 ５ １ ０ ４ ５ ０
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一
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摘要： 采用化 学成分 分析 、 金相 组织分 析 、 扫描 电镜 断 口观察等方 法分析 某过 共 晶铝硅合 金铸锭 的初 晶硅偏 析原 因。结果表 明， 铝锭 中存在分布 不均匀的初 晶硅 ， 尺 寸达 到 １ ０ ０ ｍ， 材料的含氢量及氧化 膜含 量较高 ， 铝锭 中孔洞和疏松缺 陷较 多， 应优 化熔 炼过程 的保 护和 除气工序 ， 熔体 冷却速度较低及 过热温度 过高或保温 时间较长 ， 是初 晶硅偏析 的原 因。
是不 均 匀 分 布 的 灰 色 初 晶硅 和 （ 一 ＡＩ ＋ Ｓ ｉ ） 共 晶组 织 。根 据 成分分析 ， 合 金 还 含 有 少 量 Ｍｇ Ｓ ｉ 、 Ａ １ Ｃ ｕ 、 Ａ１ Ｎｉ 等 第 二相 。 有 研 究表 明 ， 初 晶硅 的尺 寸 和 分 布 是 影 响 合 金 性 能
过 共 晶铝硅合 金 由于其 轻质 、 高强 、 高耐 磨 、 高 耐热 及 较 低 的热膨 胀性 在航 空航 天 、 汽 车 制造 、 摩 托 车 等 行
业 中获 得 越 来 越 广 泛 的应 用 。 以 往 的 研 究 者 对 铝 硅 合 金 初 晶 硅 和 初 晶 — Ａ １ 、共 晶硅 的 形 态 大 小 和 分 布 进 行 较
的关键 因素 。由图 １ （ ａ ） 、 图１ （ ｃ ） 和图 ｌ （ ｅ ） 可见 ， 试 样中均存 在粗 大块状初 晶硅组织 ， 初 晶硅有 区域偏 析， 三个试样 中
收 稿 日期 ： ２ ０ ｌ ４ 一 Ｏ ４ ． ２ ４
２ 试验 结果与分析
２ ． １显 微 组 织分 析
图１ 为 试 Байду номын сангаас 不 同位 置 的显 微 组 织 。 根据 Ａ ｌ — Ｓ ｉ 合 金 相
作者简 介 ： 李彦 霞（ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 女， 河南 南阳人 ， 硕士， 主要从 事有
色 金属及其 精确成 形等方 面的研 究。
有色金属工程 ２ ｏ １ ４年 第 ４卷第 ５期 ２３
试样 １
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关键词 ： 金属材料 ； 过共 晶铝硅合金 ； 铸锭 ； 初 晶硅偏 析 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２ １ ； Ｔ Ｇ１ １ ３ ． １ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ３ — ０ ３
ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬ Ｓ ＥＮＧ Ｉ ＮＥＥＲｌ ＮＧ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ８ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ — １ ７ ４ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ ０ ３
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过共晶铝硅合金铸锭初晶硅偏析原因分析
图， 过共 晶铝合金主 要发生 Ｌ 一 Ｓ ｉ Ｐ 一（ Ｓ ｉ Ｅ ＋ ａ （ Ａ１ ） ） ＋ Ｓ ｉ Ｐ 反
应， 过 共 晶高 硅 铝 合 金 主 要 组 织 特 征 为 ｄ ． Ａ１ 、 初 晶硅 和 共 晶组 织 ｆ — Ａｌ ＋ Ｓ ｉ ） 。由 图 １ 可见 ， 该 合 金 组 织 中 明 显可 见 的
蠢ｌ 罨 Ｉ ｔ ｜ 鼍 一
１ ． ２ 试 验 过 程
沿铸锭不 同位 置取样进行 金相 分析 ，并对其 断 口进 行扫描 电镜 观察和能谱分析 。试样经研磨 、 抛光处 理后， 用体积分数 为 Ｏ ． ５ ％的氢 氟酸 溶液腐蚀 ，采用 Ｌ ａ ｉ ｋ ａ Ｄ ＭＩ ５ ０ ０ ０ Ｍ 型 金 相 显 微 镜 观 察 显 微 组 织 。 断 口观 察 和 能 谱 分 析在 Ｆ Ｅ Ｉ Ｑ ｕ ａ ｎ Ｔ ａ ２ ０ ０扫 描 电镜 上 进 行 。
原因。
锭试样 ， 成分如表 ｌ 所示 ， 其 中镍 、 镉、 铅、 锡元 素含量少 且三个试样差别不大 ， 故未列入表 １ 。试 样 ３的铁 杂 质 含
量高 ， 是试 样 １的 １ ． ３ ７ 倍。 试 样 采 用碱 土 元 素 钙 和 碱 金 属 元素钠变质 。
表 １合 金 的化 学成 分
１ 实验 方 法
１ ． １合 金 铸 锭 化 学成 分
试 验 所 用 合 金 样 品 为 国 内某 公司 提 供 的铝 硅 合 金 铸
多的理论研 究，但从工艺 角度 对初晶硅偏析 的研 究 比较 少见 。采 用化 学成 分分 析 、 金 相 组织 分析 、 扫描 电镜 断 口观 察 等 方 法 分 析 某 过 共 晶铝 硅 合 金 铸 锭 的初 晶 硅 偏 析
函 李彦霞 蔡 菊 张兴华 广 东 白云 学 院 广 州 ５ １ ０ ４ ５ ０
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摘要： 采用化 学成分 分析 、 金相 组织分 析 、 扫描 电镜 断 口观察等方 法分析 某过 共 晶铝硅合 金铸锭 的初 晶硅偏 析原 因。结果表 明， 铝锭 中存在分布 不均匀的初 晶硅 ， 尺 寸达 到 １ ０ ０ ｍ， 材料的含氢量及氧化 膜含 量较高 ， 铝锭 中孔洞和疏松缺 陷较 多， 应优 化熔 炼过程 的保 护和 除气工序 ， 熔体 冷却速度较低及 过热温度 过高或保温 时间较长 ， 是初 晶硅偏析 的原 因。
是不 均 匀 分 布 的 灰 色 初 晶硅 和 （ 一 ＡＩ ＋ Ｓ ｉ ） 共 晶组 织 。根 据 成分分析 ， 合 金 还 含 有 少 量 Ｍｇ Ｓ ｉ 、 Ａ １ Ｃ ｕ 、 Ａ１ Ｎｉ 等 第 二相 。 有 研 究表 明 ， 初 晶硅 的尺 寸 和 分 布 是 影 响 合 金 性 能
过 共 晶铝硅合 金 由于其 轻质 、 高强 、 高耐 磨 、 高 耐热 及 较 低 的热膨 胀性 在航 空航 天 、 汽 车 制造 、 摩 托 车 等 行
业 中获 得 越 来 越 广 泛 的应 用 。 以 往 的 研 究 者 对 铝 硅 合 金 初 晶 硅 和 初 晶 — Ａ １ 、共 晶硅 的 形 态 大 小 和 分 布 进 行 较
的关键 因素 。由图 １ （ ａ ） 、 图１ （ ｃ ） 和图 ｌ （ ｅ ） 可见 ， 试 样中均存 在粗 大块状初 晶硅组织 ， 初 晶硅有 区域偏 析， 三个试样 中
收 稿 日期 ： ２ ０ ｌ ４ 一 Ｏ ４ ． ２ ４
２ 试验 结果与分析
２ ． １显 微 组 织分 析
图１ 为 试 Байду номын сангаас 不 同位 置 的显 微 组 织 。 根据 Ａ ｌ — Ｓ ｉ 合 金 相
作者简 介 ： 李彦 霞（ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 女， 河南 南阳人 ， 硕士， 主要从 事有
色 金属及其 精确成 形等方 面的研 究。
有色金属工程 ２ ｏ １ ４年 第 ４卷第 ５期 ２３