Er对A356合金铸态及半固态组织的变质作用研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zhucaiguai
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半固态成形(SSM)是一种优于传统固态金属成形和液态金属成形的近终成形技术。亚共晶铝硅合金中初生α-Al相和共晶硅相的尺寸和形貌决定了半固态成形零部件的最终性能。本文采用金相显微镜、定量金相分析、X射线衍射、热分析技术、扫描电镜和透射电镜等分析手段研究了稀土Er对A356亚共晶铝硅合金铸态及半固态组织的变质作用,结果表明:Er能减小铸态A356合金的二次枝晶臂间距(DAS),细化铸态晶粒,使枝晶趋于等轴化。Er的加入增加了异质形核核心,使半固态组织中初生α-Al相百分比升高,增大了α-Al相凝固区间,拓宽了两相区温度区间,降低半固态浆料制备过程中对温度的要求,节约工艺控制成本。共晶硅相形貌的改变能改善半固态浆料的流动性。Er对共晶硅相有显著的变质效果,添加0.3%的Er就能使共晶硅由粗大的针片状变为细小的纤维状。Er的变质具有一个临界冷却速率,其变质效果随冷却速率的增大而增强。由于Er能显著降低共晶形核及长大的温度,提高共晶再辉温度,使硅相形核困难,共晶Al晶粒先于共晶硅形核,硅相被迫只能在共晶Al晶粒之间形核,从而形成纤维状的形态。通过添加稀土Er控制晶粒的形核与长大,可以制备出具有细小、圆整球形颗粒的半固态浆料,浆料的固相率在0至0.45之间。半固态初生相的圆整度随Er含量的增大而增大,Er含量增加至0.5%时初生相圆整度达到最大值。Er对剩余液相二次凝固产生的初生α2-Al相也有很大的影响,能使初生α2-Al相由树枝晶变为细小的球状晶。添加0.3%的Er使合金的拉伸性能明显提高,但继续增加Er含量,合金中出现富Er相,主要以针状和块状形貌存在,对合金的性能有不利影响。因此,稀土Er最佳添加量为0.3%。对合金时效制度的研究发现,在180oC时效6h合金可获得最大的硬度值。合金在时效处理过程中的强化作用仍来自于强化相Mg2Si,Al-Er金属间化合物在此过程中对合金强度的提高不大。
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