（材料科学与工程专业论文）b319铝合金变质及热处理工艺研究.pdf

上海交通大学博士后出站报告 一一 摘要 消失模铸造( l f c ) 技术是铸造工艺的个重要发展方向，被誉为明 天的铸造技术。但对于铝合金l f c 工艺而言，因其浇注温度比传统空腔 铸造浇注温度高得多，且由于干砂蓄热系数低，铸型冷却慢，以致铝 件往往针孔严重、晶粒粗大、致密性差，严重影响着铝合金l f c 技术的 进一步推广应用。而当前有关铝熔体处理及热处理工艺的研究大多是 基于普通空腔铸造的，针对消失模铸造这种慢冷条件下的研究极少， 故有必要开展慢冷铸造条件下的铝熔体处理技术及铝件热处理工艺的 研究。本文针对汽车行业中广泛采用的b 3 1 9 铝合金，从消失模铸造特 点出发，深入系统地研究了铝熔体处理以及热处理工艺等对b 3 1 9 铝合 金组织性能的影响。主要感象如下：。蛔一 勺 系统研究了s r 、m g 、a 1 5 t i b 、a 1 b 、r e 和a i m n 等中间合金以及冷 却速度等对b 3 1 9 铝合金共晶温度和a l 。c u 相析出温度的影响。( 结果表 明，最初随s r 的加入，共晶温度和a 1 。c u 析出温度均下降，s r 量高于 0 0 5 会导致共晶温度上升。研究发现，m g 对共晶温度几乎没有影响， 但会明显降低a l 。c u 相析出温度。在冷却速率为0 3 。c s 下，当m g 量 从0 0 6 增到o 3 时，a 1 。c u 相析出温度从5 1 2 1 下降到了5 0 1 2 。c ， 比s r 对a 1 。c u 相析出温度的影响还要大。研究还发现，a 1 5 t i b 、a i b 、 r e 以及a i m n 等中间合金对共晶温度和a 1 2 c u 相析出温度均没有明显的 影响。实验结果表明，随着冷却速率的下降，b 3 1 9 合金的共晶温度和 a l 。c u 相析出温度均上升。) 。 ( 。在有m n 存在的情况下，消失模铸造b 3 1 9 铝合金组织中会出现文字 状的q - f e 相 a 1 ，s ( m n ，f e ) a s i z 。研究发现，当f e m n 1 5 ，针状b f e 相将完全转变为文字状的q f e 相。但在金属型铸造条件下，f e 相以针 状的8 一f e 相形式出现。研究表明，b f e 相向q f e 相的转变取决于冷 却速率和f e m n 比。研究还表明，在同样的冷却条件下，n f e 有利于 共晶a 1 ：c u 相的形成。矽 研究t s r 及r e 变质对b 3 1 9 铝合金组织的影响。结果表明，在o 3 s 的慢冷条件下，0 0 3 s r 可使s i 相得到较好的变质，a l 。c u 相以块状和 共晶状两种不同的形式析出，且随着冷却速率的下降和s r 量的增加， a l ：c u 块状相的数目增加。实验证实，s r 毒化了b - f e 相的形核基底，大 大减少了其形核基底的数目，以致b f e 相减少。s r 还促进了b - f e 针 状相的溶解，导致了b f e 针状相的断裂。研究发现，在铝熔体中加入 0 1 5 r e ，可使消失模铸造铝件的孔隙率有效降低，这是消失模铸造慢 冷条件下r e 变质提高合金力学性能的重要原因。随着r e i n 入量的增加， 合金的抗拉强度和延伸率得以提高，当r e 含量为0 1 5 时，相对于未加 r e 时的情况，o 。和6 分别增加了1 4 和3 7 1 。当r e 含量 0 1 5 h ，会 上海交通大学博十后站振告 一 使铝件的孔隙率上升，并造成合金的机械性能，尤其是塑性降低。加入 0 0 2 s r 矛i o 2 r e 可使共晶硅相获得较好的变质效果，但当r e 0 3 时，出现富稀土的l a s i a i 金属问化合物。户 c 研究发现，在0 3 c s 慢冷条件下，晶粒细化剂a 1 5 t i b 和a i b 均 会使b f e 相粗化，促使a 1 。c u 以块状形式析出，并减少a lz c u 相的析 出量。实验结果表明，采用a 1 5 tj b 加入0 3 t i 对b 3 1 9 铝熔体进行处 理，可使一a 1 枝晶得到有效细化。但在b 3 1 9 合金中，r e 与t i 的加 入量达到一定程度后会发生相互作用形成块状稀土化合物t i ：l o a f m ， 而对性能产生不利影响。因此，在采用r e 变质的情况下，应控制晶粒 细化剂a 1 5 t i b 的用量。实验结果还表明，b 的加入量达到o 5 后，导 致了一些小颗粒状硼化物的出现。且随着b 量增加，这种相的尺寸和 体积分数增加。“ 研究了热处理工艺对b 3 1 9 合金组织的影响。f 结果表明，c u 相的圆 溶受到固溶处理的温度和时间的影响。在4 9 5 c 下，随着固溶时间的延 长，有少部分a l 。c u 相通过发生相断裂而溶入a l 基体中。当合金加热到 5 1 0 ，固溶处理8 h ，a l 。c u 相的断裂是明显的，随后断裂粒子在a l 基体中 溶化。在4 9 5 、5 1 0 固溶处理2 4 h ，q f e 、b f e 相几乎没有什么变 化。但当固溶温度升高到5 3 0 ，固溶处理1 6 h ，b 相发生断裂，且数 量减少。在此温度下，固溶处理2 4 h 后，很少见到b f e 相。与b 相行 为不同，a f e 几乎没有变化，表明q 相比p 相更稳定。研究结果还表 明，在f e 相溶解方面，固溶温度比固溶时间更重要彳 探讨了热处理工艺对b 3 1 9 合金机械性能的影响。f 实验结果表明， 在4 9 5 下进行固溶处理，合金的抗拉性能并没有明显的变化，只是增 加了合金的韧性。当固溶温度升高到5 1 0 ，最初合金的抗拉强度o 。 和延伸率6 均有较大幅度的提高，但当固溶时间超过1 6 h 后，则抗拉强 度0 。和延伸率6 均有所下降。在5 3 0 进行固溶处理，由于出现晶界熔 化而降低了抗拉强度o 。和延伸率6 。研究还表明，固溶温度和时间对 时效后的硬度有影响，在4 9 5 下进行固溶处理，随着固溶时间的延长， 时效后的硬度上升。当固溶温度高于5 1 0 ，随着固溶时间的延长，时 效处理后的硬度下降。少， 针对消失模铸造冷却慢的特点，开发了如下二步固溶热处理工艺： 先在4 9 5 固溶处理8 h ，之后在5 2 0 固溶处理8 h ，再在6 0 c 的温水 中激冷，最后经1 8 0 c 人工时效8 h 。研究结果表明，采用此热处理工 艺可使铝铸件获得较佳的机械性能。 关键词：铝合金，消失模铸造，变质，晶粒细化，热处理，热分析 上海交通大学博士后出站报告 a b s t r a c t l o s tf o a mc a s t i n g ( l f c ) p r o c e s si sa ni m p o r t a n td e v e l o p m e n t o r i e n t a t i o no fc a s t i n gt e c h n o l o g y , a n di sc a l l e da st e c h n o l o g yf o rt o m o r r o w b u tf o ra l u m i n u ma l l o yi nl f c ，p o u r i n gt e m p e r a t u r eo fa l u m i n u mm e l ti s m u c hh i g h e rt h a nt h a to ft h ee m p t yc a v i t yc a s t i n gp r o c e s s ；b e s i d e s ，t h el o w c o e f f i c i e n to fh e a ta c c u m u l a t i o no fs a n di nl f cp r o c e s sj o w e r st h e s o l i d i f i c a t i o nr a t e t h e r e f o r e ，t h ec a s t i n g sp r o d u c e db yl f cp r o c e s st e n dt o p r o d u c es e r i o u sp i n h o l e ，c o a r s ec r y s t a ia n dw o r s et i g h t n e s s a tp r e s e n t ， t h e s ep r o b l e m si nl f cp r o c e s sa r et h em a j o rd i 缅c u l tp r o b l e mt os p r e a d t h i st e c h n o l o g y b u tc u r r e n tr e s e a r c h e so na l u m i n u mm e l tt r e a t m e n ta n d h e a tt r e a t m e n tt e c h n o l o g ya r em a i n l ya i m e df o rt h et r a d i t i o n a le m p t yc a v i t y c a s t i n gp r o c e s s ，h e n c e ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h ea l u m i n u mm e l tt r e a t m e n t a n dh e a tt r e a t m e n tt e c h n o l o g yo fc a s t i n gp r o d u c e db yl f cp r o c e s su n d e r s l o wc o o l i n gc o n d i t i o n i nt h i sp a p e r , i nv i e wo ft h eb 319a l u m i n u ma l l o y a p p l i e dw i d e l y i na u t o m o t i v e i n d u s t r y , a c c o r d i n g t ot h e c a s t i n g c h a r a c t e r i s t i c so fa l u m i n u ma l l o yi nl f c ，t h ee f f e c t so fa l u m i n u mm e l t t r e a t m e n ta n dh e a tt r e a t m e n tt e c t m e l e g yo nt h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so f b 319h a v eb e e ns t u d i e ds y s t e m a t i c a l l yb yu s eo fi c ps p e c t r o s c o p y , e n e r g y d i s p e r s i v ex - r a y ( e d x ) a n a l y s i s ，t h ed i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r i c ( d s c ) 、x r a yd i f f r a c t i o n ，s e m a n d m i c r o s c o p ea n a l y s i s ，t h em a i n a c h i e v e m e n t sa r ea sf c i l l o w s ： t h ee f f e c t so fs r , m g ，a 1 5 t i b ，a i b ，r e ，a l m na n dc o o l i n gr a t eo nt h e a l - s ie u t e c t i ct e m p e r a t u r ea n da 1 2 c up h a s ep r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r ew e r e s t u d i e ss y s t e m a t i c a l l y t h er e s u k ss h o wt h a t ，a tf i r s t 、w i t ht h ei n c r e a s eo f s r c o n t e n t ，t h ee u t e e t i et e m p e r a t u r ea n da 1 2 c up r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r e d e c r e a s e ，w h e nt h es rc o n t e n ti sm o r et h a n0 0 5 t h ee u t e c t i ct e m p e r a t u r e w i 】jj n c r e a s e i tj sf o u n dt 1 1 a tt h ee f f e c to fm go ne u t e c t i ct e m p e r a t u r ei s l i g l e ，b u tm gw i l ll o w e rt h ea 1 2 c up r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r e a t0 3 s s l o wc o o l i n gr a t e ，w h e nm gc o n t e n ti n c r e a s e sf r o m0 0 6 t oo 3 ，t h e p r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r eo fa 1 2 c ud e c r e a s e sf r o m5 1 2 1 t o5 0 1 2 i t i so b v i o u st h a tt h ee f f e c to fm gi sl a r g e rt h a l ls r t h er e s u l t sa l s os h o wt h a t t h ee f f e c t so fa 1 5 t i b ，a 1 b ，r ea n da i m no ne u t e e t i ct e m p e r a t u r ea n d a 1 2 c up r e c i p i t a t i o nt e m p e r a t u r ea r en o to b v i o u s w i t ht h ed e c r e a s eo f c o o l i n gr a t e ，t h ee u t e c t i ct e m p e r a t u r ea n da 1 2 c up h a s ep r e c i p i t a t i o n t e m p e r a t u r ei n c r e a s e i nt h ep r e s e n c eo fm a n g a n e s e ，t h ei r o nc o m p o u n dc r y s t a l l i z e si no f e p h a s e a i j 5 ( m n ，f e ) s s i e jo ft h ec h i n e s es c r i p tm o r p h o l o g y j li sf o u n dt h a t w h e nf e m n 1 5 ，t h en e e d l e - 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3 b l o c ki i k el a s i a lp h a s e sa p p e a r t h er e s u l t ss h o wt h a tw i t ht h ea d d i t i o no fa 1 5 t i ba n da i b ，1 3 f e p h a s eb e c o m e st h j c k e ru n d e r0 3 ss l o wc o o l i n gr a t e t h ea 】，c u p r e c i p i t a t e sa l m o s te n t i r e l yi nt h eb l o c kl i k ef o r m ，a n dt h en u m b e ro fa 1 2 c u p h a s ed e c r e a s e s t h er e s e a r c hr e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a t a a 】d e n d r i t ec a n b er e f i n e dw e l lw i t ha d d i t i o no f0 3 t i u s i n ga 1 5 t i bt ot h eb 319 a l u m i n u mm e l t b u tr ew j l 】r e a c tw i t ht it of o r mb l o c k v j j k ec o m p o u n d t i 2 l a a l 2 0u n d e rh i g h e ra d d i t i o nc o n t e n to fr ea n dt i a n dt h i sw i l lb e d e l e t e r i o u sf o rt h e m i c r o s t m c t u r e t h e r e f o r e ，u n d e rt h ec a s eo fr e m o d i f i c a t i o ni nl f cp r o c e s s t h ea d d i t i o nc o n t e n to fa 1 5 t i bm u s tb e c o n t r o l l e d ，t h er e s u l t sa l s os h o wt h a tt h ea d d i t i o nc o n t e n to fm o r et h a n 0 5 b1 c a d st oa p p e a r a n c eo fan e ws m a l lp a r t i c l eb o r i d ep h a s e i n c r e a s i n g t h ebl e v e l i n c r e a s e sb o t ht h es i z ea n dv o l u m ef r a c t i o no ft h i sp h a s ei nt h e m i c r o s t r u c t u r e 上海交通大学博士后出站报告 t h ee f f e c t so fh e a tt r e a t m e n to nt h em i c r o s t r u c t u r eo fb 3 19w e r e s t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a ts o l u t i o no fc up h a s ew a sa f f e c t e db yt h e s o l u t i o nt r e a t m e n tt e m p e r a t u r ea n dt i m e w i t ht h ee x t e n s i o no fs o l u t i o n t i m e t h ed i s s o l u t i o no faf r a c t i o no fa 1 2 c ut a k e sp l a c ea tt e m p e r a t u r eo f 4 9 5 t h r o u g hf r a g m e n t a t i o no ft h ep h a s ea n di t sd i s s o l u t i o ni n t o t h e s u r r o u n d i n ga lm a t r i x t h ef r a g m e n t a t i o na n dd i s s o l u t i o n a r es e e nt o a c c e l e r a t ew i t hs o l u t i o nt e m p e r a t u r eo f5l0 cf o r8 h s o l u t i o nt r e a t e da t 4 9 5 o r5 1 0 f o r2 4 h ，a f ea n dp f ep h a s ed on o tu n d e r g oa n y d i s s o l u t i o n b u tw h e nt h ea l l o y sw e r es o l u t i o nt r e a t e da th i g h e rt e m p e r a t u r e o f5 3 0 f o r16 h ，b f ep h a s eu n d e r g of r a g m e n t a t i o n ，a n di t sn u m b e r d e c r e a s e s t h e r ew a sl i r l eb - f ep h a s ew h e nt h ea l l o yw a ss o l u t i o nt r e a t e d a t5 3 0 f o r2 4 h u n l i k eb f ep h a s e ，a f ep h a s ec h a n g e sl i t t l e i t s h o w st h a to f ei sm o r es t a b l et h a nb - f ep h a s e t h er e s u l t sa l s os h o w t h a to nt h ea s p e c to ff ep h a s ed i s s o l u t i o n ，s o l u t i o nt e m p e r a t u r ei sm o r e i m p o r t a n tt h a ns o l u t i o nt i m e t h ee f f e c t so fh e a tt r e a t m e n to nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sw e r e r e s e a r c h e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h et e n s i l e s t r e n g t hd o e s n tc h a n g e o b v i o u s l yu n d e rs o l u t i o nt r e a t m e n ta t4 9 5 c ，j u s te l o n g a t i o np e r c e n t a g e i n c r e a s i n g w h e nt h es o l u t i o nt e m p e r a t u r ei n c r e a s e st o510 ，a tf i r s t ，b o t h t h et e n s i l es t r e n g t h oba n de l o n g a t i o n p e r c e n t a g e 6 i n c r e a s eg r e a t l y b u t b o t ht e n s i l es t r e n g t hoba n de l o n g a t i o n p e r c e n t a g e 6d e c r e a s ea f t e r s o l u t i o nt i m eo f16 h s o l u t i o nt r e a t m e n ta t5 3 0 l o w e r st e n s i l es t r e n g t h o ba n de l o n g a t i o np e r c e n t a g e 6 a sar e s u l to fi n t e r d e n d r i t i ca n dg r a i n b o u n d a r ym e l t i n g 。t h er e s u l t sa l s os h o wt h a tt h ea l l o yh a r d n e s sa f t e ra g i n g w i l lb ea f f e c t e db ys o l u t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m e u n d e rs o l u t i o nt r e a t m e n t a t4 9 5 ，t h eh a r d n e s sa f t e ra g i n gi n c r e a s e sw i t ht h ee x t e n s i o no fs o l u t i o n t i m e w i t ht h ei n c r e a s eo fs o l u t i o nt i m e ，t h eh a r d n e s sa r e ra g i n gd e c r e a s e s a ts o l u t i o nt e m p e r a t u r eh i g h e rt h a n5 1 0 i nv i e wo ft h es l o wc o o l i n gr a t eu n d e rl f cp r o c e s s ，t h eo p t i m a l t w o s t e ps o l u t i o nt r e a t m e n tf o rt h ea l l o yi n v e s t i g a t e dw a sd e v e l o p e d ， i n v o l v e daf i r s ts t e pa t4 9 5 f o r8 hf o l l o w e db yas e c o n ds t e pa t5 2 0 f o r8 h t h i ss o l u t i o nt r e a t m e n tw a sf o l l o w e db yw a t e rq u e n c h i n gt o6 0 a n da r t i f i c i a la g i n ga tat e m p e r a t u r eo fl8 0 f o r8 h i ti sp r o v e dt h a tt h i s n l g h e rt e m p e r a t u r et w o 。s t e ps o l u t i o nt r e a t m e n tw o u l db er e q u i r e dt o o p t i m i z ec a s t i n gm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s k e yw o r d s ：a l u m i n u ma l l o y , l o s tf o a mc a s t i n g ，m o d i f i c a t i o n ，g r a i n r e f i n e m e n t ，h e a tt r e a t m e n t ，t h e r m a la n a l y s i s 圭塑銮望查堂堕圭亘些塑! ! 堂 一 一一一一 1 1 课题的背景和意义 第一章绪论 进j k - - 十世纪八十年代以来，采用干砂消失模铸造法( l f c 技术) 生 产铝合金汽车铸件在欧美得以迅速发展。干砂消失模铸造是一项完全不 同于传统湿砂型铸造的全新技术。采用该技术代替传统湿砂型进行生产， 具有铸件质量高、生产成本低、结构设计自由度大、易于实现自动化生 产、应用范围广等许多优点。该铸造技术可实现铸件的轻量化和精密化， 铸件的尺寸精度可达c t 6 - 8 级，表面粗糙度r a 6 3 - 1 2 5um ，与传统砂型 铸造相比，可减少加工量1 0 - 3 0 ，降低投资成本1 5 4 0 ，并显著提高生 产效率，改善工作环境，实现清洁生产。该技术是铸造工艺的一个重要 发展方向，被誉为二十一世纪的铸造技术“。 1 9 6 2 年美国人m c f l e m i n g s 开始用干砂和e p s 模生产铸件1 。二十世纪 八十年代初，干砂消失模铸造专利的失效以及试验研究取得的进展，为 这一新工艺的工业应用提供了极好的机遇。福特汽车公司率先在加拿大 e s s e x 工厂建立了生产1 0 0 万只铝进气歧管的高度自动化消失模铸造生产 线，揭开了这新技术在先进工业国家飞速发展的序幕。在不改变原设 计及结构的前提下，采用干砂消失模铸造法生产的铝进气管铸件比普通 砂型铸造法生产的重量轻2 0 左右，成本约下降2 0 ，而发动机功率可提 高4 左右。1 9 9 0 年通用汽车公司在s a t u r n 建成占地面积l o 万m 2 年产铸件 5 5 万吨的新铸造厂，全自动的e p c 生产线有三条，其中线生产3 1 9 a i 四 缸体，二线生产两种型号的3 1 9 a i 汽缸盖，三线生产珠光体球铁曲轴和两 种型号的传动差动壳体。f i a t 和f a t a 公司在意大利建造了两个车间，用 该法专门生产汽车发动机进气管，其中一个车间在生产率为5 0 型d , 时的 自动线上生产铝进气管，一个铸型可生产四个管件。英国p e r r yb a rm e f a l 公司已将金属型浇注法生产铝合金铸件改为气化模铸造法生产。目前， 该公司向市场提供发动机进气管、水泵和压气机壳体及其它零件。二十 世纪九十年代，德国大众投资2 0 0 0 万美元建造了四缸铝合金缸体生产线。 宝马汽车公司建成了年产2 0 万件的六缸铝合金缸盖生产线。日本、荷兰 等国也在稳步发展l f c 技术，使之在铸造生产中发挥其特有的优势。 可见，l f c 技术已经在工业发达国家稳定地发展起来，发达国家投入 了相当的人力和财力研究和开发干砂消失模铸造技术，并取得了巨大成 功。对于复杂消失模铸件，其公差可达到石膏型铸件的水平。 二十世纪九十年代以来，我国消失模铸造技术得到了较大发展。但我 国消失模铸造工厂生产铸件的品种基本为铸铁和铸钢件。目前，我国采 用消失模铸造正式大批量生产铸铝件的厂家仅第一汽车厂一家。第一汽 车集团轻型发动机厂从美国v u l c a n 公司引进了制模成套设备及振动台， 上海交通大学博士后出站报告 与国内其它设备配套组成生产线，用丁大批量牛产c a 4 8 8 发动机镅合金进 气管，已t 1 9 9 3 年正式投产：。 目前有关l f c 技术的研究主要集中在金属液的充型特性、泡沫塑料模 样热分解特性、干砂紧实特性以及铸造工艺设计等方面。充型特性的研 究主要包括销液流动前沿的流动形态、铝液的流动性、充型速度及影响 充型的因素等方面。一些研究工作者采用冷淬法、高速摄影法、电极触 点法等对f i 同形状的铝合金铸件的流动形态进行1 r 研究2 “，在实验基础 上，建立了铝液停止流动的物理模型，提m 了铝液停止流动的物理判据。 另有一些学者在物理测试研究的基础上利用计算机数值模拟的方法，对 消失模铸造充型过程的温度场和流动场进行了研究雌”1 ，通过联立质量方 程和动量方程对三维消失模铸造充型过程的流动及传热进行丫数值$ - i 算，对消失模铝铸件的凝固过程做了数值模拟。探讨了提高铝液充型速 度的方法，对提高消失模铸造铝液的充型能力有j | 极的作用。 在模样热分解特性的研究方面，采j j 差热分析等技术研究了模样在加 热过程中的热破坏。利用磁带仪、动态应变仪及气压传感器等组成的测 试系统对不同工艺条件下铝合金干砂消失模铸造聚苯乙烯模样( e p s ) 热 解产物的气体妪力进行了测试”1 ，认为铝合金消失模铸造条件下，聚苯 乙烯模样热解j “物主要为液态，这对揭示铝合金消失模铸造特点具有积 极的意义。 综卜 所述，国内外铸造工作者对消失模铸造技术进行了大量有价值的 研究，取得j ，许多成果，但由于对锚合金l f c 技术而言，当前的卞要问题 是由于铸型冷却慢、以致铝铸件晶粒粗大、针孔严重，阻碍着该项新技 术的推广应用。而目前有关l f c 技术的研究主要集中在金属液的充型特 性、泡沫塑料模样热分解特性、干砂紧实特性以及铸造工艺设计等方面。 缺少有关锚件组织、性能方面的研究，因此有必要针对消失模铸造特点， 深入开展铝液变质、晶粒细化及热处理等方面的研究工作，促进该项新 技术在汽车零件乍产上的进一步应用。 1 2 铝合金变质处理研究现状 共晶s i 形貌( 即其颗粒尺、j 和形状) 在决定a 1 一s i 合金铸件机械性 能方面起到重要作用。在通常的冷却条件卜，粗大的针状s i 粒往往作为 裂纹源而降低铝件的机械性能。通过快速凝周或加入少量的s r 或n a 到 熔体中可以改变s i 相的形貌，使处晶硅从粗大的针h 状转变为细小纤维 状或层片状，以提高铝件的机械性能。决定共晶s i 微观结构的参数包括： 变质剂的类 i ! ! 、变质剂的数量、熔体中存在的杂质、合会的含s i 量以及 冷却速率。 上海交蝤人、：川。e 二，姒0 1 2 1 杂质和冷却速率的影响 文献的研究表明，通过提高a l 的纯度可以获得变质组织。指m 工 、i 业a 卜s i 合金。 j 通常含有富p 和富a l 的a l p 颗粒，在低的过冷度下m p 颗粒可有效地使s i 相形核，并形成粗大的片状s i 粒。通过把合金纯度 从9 9 9 9 5 提高到9 9 9 9 9 9 ，发现在不加入其它物质或快速激冷的情况 下可使s i 丰廿得到细化。在0 0 0 2 5 的p 量卜，共晶a 卜s i 熔体中没有足 够的a l p 粒子作为s i 的有效异质形核核心，从而l j 且碍j ，粗大的片状s i 粒的形成。然而，在实际生产中，采用这样高纯的a 卜s i 合金是不切实 际的。 尽管粗大的片状s i 粒可由h l p 颗粒形核，但在快速凝固条件卜，p 和a l 没有足够的时间相结合以形成a l p 颗粒。因此，通过快速凝圊，在 没有化学变质剂的情况一卜，可以获得激冷变质。但从实际廊刖的角度来 说，除_ r 堰铸外，在f t 业铸件生产l f 采用激冷变质的意义彳i 大。因此， 通常采用变质剂对铝合金进行变质。 1 2 2 变质剂的影响 变质主要针对合金中的共晶硅。未变质时，共晶硅以粗大针片形态出 现，这导致合金的力学性能，尤其是韧性降低“”。变质是改变共晶硅形 貌、尺、的过程。即使共晶硅由粗大针片状变成细小纤维状或层片状。 研