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Al-20%Si中初生硅形态控制技术研究

葛良琦  
【摘要】: 高硅铝合金具有容重小、耐磨性好、铸造成型好、具有较好的尺寸稳定性等诸多优点,但因高硅铝合金中普遍存在粗大多角形的初生硅颗粒,严重割裂了基体,恶化了材料的性能,限制了其在工业上的广泛应用。目前主要通过变质处理、半固态技术、快速凝固以及电脉冲技术来对初生硅形态进行优化,但是这些手段不是效果不显著,就是技术条件复杂、成本过高,不适合进行大规模工业生产。本文系统研究了铸造工艺、变质工艺、扩散加热处理以及二次加热对初生硅颗粒形态的影响,同时还研究了通过不同处理工艺对初生硅尺寸、形态产生改变对材料力学性能、热膨胀性能以及磨损性能的影响。 研究表明:变质处理能够很好地细化初尘硅,但是初生硅的形态仍然带有明显的尖角,在受到较大的外力作用时,不仅容易发生自身断裂,而且会容易与铝基体发生脱离:在扩散加热处理过程中,随着扩散温度的升高,保温时间的延长,能够很好的粒化、球化共晶硅组织,同时对初生硅颗粒的尖角处也有明显的钝化作用,但是保温时间过长对初生硅的粗化效应明显,反而不利于其形态的改善,而且过长时间的保温处理对初生硅形态的改善明显没有提高温度效果要好;二次加热效果对原始组织的形貌依赖性较强,对未扩散加热处理的组织进行二次加热,对初生硅尖角处有一定的钝化作用,但效果不是很明显;而对扩散加热处理后的组织进行二次加热可以发现,初生硅得到了明显球化。 初生硅形态对组织性能的影响研究表明:随着初生硅的细化、球化,材料的塑性和强度都有明显的提高;而热膨胀系数与微观组织的形貌之间的关系不是很密切,更取决于材料中的硅含量:材料的磨损试验表明,在高硅铝合金进行磨损时,磨损量随着载荷的增加而增大,而磨损率随着载荷的增加而减小,摩擦系数与载荷的关系不是很明显:初生硅的细化、球化在一定程度上能够提高材料的耐磨损性能。 本文通过整合优化这些简单、实用、易操作的技术手段,对初生硅颗粒实现了细化、球化,并取得了良好的效果,具有很好的实用价值。将试验结果应用到实际的生产过程中,不仅无需对生产设备进行改造,而且成本低廉,具有很好的经济意义和推动作用。


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