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过共晶铝硅合金中粗大的不规则初晶硅和针状共晶硅,严重地损害了合金的力学性能,为了提高过共晶铝硅合金的力学性能,一般采用变质方法处理。本课题从充分发挥变质剂的变质效果及减小对环境污染的角度出发,研究了变质剂的加入量、成分配比、加入顺序、静置时间、冷却速度等因素对过共晶铝硅合金中初晶硅和共晶硅大小、形状、分布的影响。研究了过共晶铝硅合金的变质工艺参数和变质机理,为过共晶铝硅合金的工业应用提供了一定的理论依据。实验结果表明:0.8%的Al-P合金,在820℃对Al-25%Si合金进行变质,初晶硅棱角钝化,平均尺寸为20μm。0.8%的Al-Sr合金在800℃对Al-25%Si合金进行变质,粗大针状共晶硅均细化为颗粒状。Al-P-Sr复合变质,共晶硅得到很好的细化,但初晶硅变质效果不如单独P变质,且先加Sr后加P变质效果明显些。RE对初晶硅和共晶硅都有一定的变质细化效果, RE加入量为0.8%时,共晶硅基本上为粒状,分布均匀,仅有一小部分为粗针状,初晶硅的圆形度也有很大提高,平均尺寸在45μm。Al-P-Sr-RE复合变质,初晶硅和共晶硅都得到很好的细化,合金的硬度和耐磨性都得到很好的提高。同时Al-P-Sr-RE复合变质剂具有良好的变质长效性和重熔性,在保温6h时和重熔五次后,初晶硅的平均尺寸不超过60μm,共晶硅的形貌为纤维状。Al-P合金对过共晶Al-25%Si合金变质,采用能谱和XRD分析表明:(1)初晶硅核心有AlP物质存在,AlP是初晶硅的异质形核的核心;(2)少量部分P分布在初晶硅的边缘,影响初晶硅生长,改变了初晶硅形貌。Sr和RE是以影响硅相的生长而对过共晶Al-25%Si合金变质的,变质剂主要是通过吸附在硅相的表面,阻碍硅相的生长,并生产大量的孪晶,由于多重孪晶的作用,硅相进行各向同性生长,使变质后的硅相为颗粒状形貌。Al-P-Sr复合变质时,P和Sr相互作用生成Sr3P2相,从而削弱了P的变质效果,但P主要还是以形成AlP相,对初晶硅起异质形核作用,细化初晶硅;Sr易氧化,先加入Sr后加入P,部分Sr发生了氧化,减少了溶液中Sr的含量,因此与先加P后加Sr相比Sr的加入量要多。为了更深入地认识过共晶铝硅合金的形核生长特征,本文还就过共晶铝硅合金中五瓣星初晶硅和板片状初晶硅晶进行了研究,初步揭示了其生长过程。