第二届大学生研究性学习和创新性实验计划项目

1、PAGE PAGE 12附件2：申报项目目级别校级省级国家级第二届大大学生研研究性学学习和创创新性实实验计划划项目申 报报 表表项目名称称 过热热温度和和时间对对过共晶晶铝硅合合金中初晶硅的的溶解及及析出行行为影响响的研究究项目主持持人 杨杨志增（学号：2000750014222） 学院班级级 机械工工程学院院20007金属属材料工工程 联系电话话 155573326226566 指导老师师 王 建建 华 填表日期期 20009-5-66 湘 潭 大大 学 教 务务 处 制填写说明明一、申报报书要按要求求逐项认认真填写写，填写写内容必必须实事事求是，表达明明确严谨谨。空缺缺项要填填“无”。二、

2、格式式要求：表格中中的字体体用小四四号仿宋宋体，11.5倍倍行距；需签字字部分由由相关人人员以黑黑色钢笔笔或水笔笔签名。均用AA4纸双双面打印印，于左左侧装订订成册。 三、申报国国家级、省级项项目如未未获批立立项，将将参与校校级项目目的遴选选。项目名称称:过热热温度和和时间对对过共晶晶铝硅合合金中初初晶硅的的溶解及及析出行行为影响的研研究学院名称称湘潭大学学机械工工程学院院学生姓名名专业名称称性别入学年份份杨志增金属材料料工程男20077郭启强金属材料料工程男20077李雪梅金属材料料工程女20077邹联力金属材料料工程男20077徐玉玲模具女20077指导教师师王建华职称教授学科专业业材料学

3、项目研究究和实验验的目的的和要解解决的主主要问题题:研究背景景和研究究现状：过共晶AAl-SSi合金金具有比比重小、强度高高、铸造成成形性好好以及耐耐磨耐蚀蚀等优良良性能，是航空空、航天天、汽车车、造船船工业上上重要的的结构材材料11-3。过共共晶All-Sii合金按按含Sii量可分分为三组组，含SSi量117119%、含Sii量200233%和含含Si量量2426%，其铸铸造组织织由-Al枝枝晶、共共晶Sii和初晶晶Si组组成，初初晶Sii可作为为硬质点点有效提提高合金金的耐磨磨性能。随着SSi含量量的增加加，共晶晶体增多多，流动动性提高高，可获获得组织织致密的的铸件，但大块块的初晶晶Si会

4、会严重地地割裂合合金基体体，导致致合金的的强度、塑性和和切削性性能降低低。因此此，细化化初晶SSi，改改变初晶晶Si的的形状和和分布，减小其其对基体体的削弱弱作用，是提高高Al-Si合合金性能能的关键键。细化化Al-Si合合金的方方法有变变质剂处处理法4-66、快快速凝固固法77、悬悬浮铸造造法88、振振动变质质法99等。工业上上主要采采用变质质剂处理理法，有有初晶SSi变质质处理、共晶SSi变质质处理、复合变变质处理理5-6以以及双重重变质处处理11,100，但但是该法法存在加加入量需需要严格格控制、工艺较较复杂、含Sii量超过过26%时过共共晶All-Sii合金的的变质效效果会明明显减弱弱

5、等缺点点111。根根据金属属凝固理理论，液液态熔体体在微小小区域内内存在着着有序、规则的的排列12，其结结构状态态对晶粒粒的形核核、生长长及最终终的组织织、性能能有直接接的影响响。在科研与与生产中中，各种种不同成成分的过过共晶铝铝合金熔熔炼温度度与保温温时间对对初晶硅硅的溶解解和凝固固过程中中的析出出影响很很大，合合适的熔熔炼温度度和保温温时间可可以消除除组织遗遗传性，得到最最佳的凝凝固组织织和合金金力学性性能113。熔熔体经过过不同温温度和时时间的过过热处理理后可以以得到不不同的显显微组织织与力学学性能14-15，熔体体温度处处理后的的冷却速速度对合合金的组组织与力力学性能能也有很很大的影影

6、响116-117。但是，目前还还没有有有关不同同成分的的过共晶晶铝合金金的最佳佳熔炼温温度与保保温时间间的参考考资料或或文献，因此本本项目的的研究对对科研与与生产具具有很大大指导意意义和应应用价值值。研究目的的通过实验验研究找找出不同同成分过过共晶AAl-SSi合金金的最佳佳熔炼工工艺参数数（熔炼炼温度与与保温时时间），为彻底消消除其组组织遗传传性，提提高其变变质处理理效果提提供理论论依据，为科研研与生产产提供理理论指导导。拟解决的的主要问题题分析研究究不同成成分的过过共晶AAl-SSi合金金中初晶晶硅的溶溶解及析析出动力力学行为为，弄清熔炼炼温度和和保温时时间对AAl-SSi合金金中初晶晶硅

7、溶解解及析出出动力学学的影响规律律。参考文献献：1 胥锴，刘徽平平，袁帮谊谊，等，过共晶晶铝硅合合金变质质处理的的研究进进展JJ.热热加工工工艺，20009，38(3)：32-35。2 彭涛，内燃机机活塞材材料的发发展与前前景JJ.山西科科技，20007，(3)：91-92。3 潘连明明，朱正锋锋，张国荣荣，等，Al-Si系系铸造铝铝合金材材料的研研究JJ.机机车车辆辆工艺，20007，(1)：5-77。4 曾斌，罗佑新新，刘奇元元，过共晶晶铝硅合合金中初初晶硅的的变质机机理探讨讨J.轻金金属，20008，(5)：48-50。5 徐国庆庆，纪坤，金云学学，Al-P-RRE-SSr复合合变质过过

8、共晶铝铝硅合金金J.热加加工工艺艺，20008，37(11)：28-33。6 余国勋勋，李华基基，张晓萍萍，复合变变质对过过共晶AAl-224%SSi合金金组织的的影响J.铝加工工，20008，(3)：45-48。7 朱丹，快速凝凝固雾化化法制备备铝硅合合金粉末末工艺研研究JJ.甘甘肃科技技，20008，24(13)：64-65。8 李小平平，陈振华华，曹标，等，高硅铝铝合金悬悬浮铸造造的组织织细化J.特种铸铸造及有有色合金金，19999，(6)：20-21。9 C. Chaaparrro, L. Moondrragoon. Apppliccatiion of an ulttrassounnd

9、 ttechhniqque to conntrool tthe moddifiicattionn off All-Sii allloyysJJ. Matteriialss & Dessignn.19995(16):477500.10 Liiu XXianngfaa, WWu YYuyiing, Biian Xiuufanng. Thee nuucleeatiion sittes of priimarry SSi iin AAl-SSi aallooys aftter addditiion of borron andd phhospphorrusJ. Joournnal of Allloy an

10、dd Coompooundds.220055,3991: 90-94.11 李勇勇，高光亮亮，牛丽媛媛，等，变质剂剂变质处处理过共共晶铝硅硅合金研研究概况况J.浙江江工贸职职业技术术学院学学报，20008，8(11)：43-46。12 潘金金生，仝健民民，田民波波，材料科科学基础础M.北京京;清华华大学出出版社，19998，4877-4888。13 刘相相法，边秀房房，马家骥骥，铝合金金组织遗遗传现象象及其利利用的研研究JJ.铸铸造，119944，100：188222。14 Moondoolfoo, LL.F.; BBarllockk, JJ.G. EEffeect of Supperhhea

11、ttingg onn Sttruccturre oof SSomee Allumiinumm Allloyys.J. Meetalll. Traans. B, 19975, 6BB, (4): 5665-5572.15 陈光光，蔡英英文，李李建国，等，熔体热热处理研研究及其其应用.J.河北北科技大大学学报报19998(1)：6112。16魏朋义义，傅恒恒志，熔体温温度处理理对快凝凝Al-Si过过共晶合合金条带带微观组组织及性性能的影影响.J.金属学学报，119966，322 (88)：88178222。17 Maanchhangg GUUI，JJun JIAA，Guuanggsheeng SO

12、NNG，eetc. Miicroostrructturee off All-Sii Allloyys RRapiidlyy Sooliddifiied Froom tthe Diffferrentt Teempeeratturee Meeltss.JJ.JJ.Maaterr.Scci.TTechh.，119999, 115,(3):22552228研究和实实验的主主要内容容、研究究方法与与手段、预期成成果:主要内容容：将硅含量量在133-255%范围围内的过过共晶AAl-SSi合金金在不同同温度下下进行不不同时间间的过热热处理，然后将将过共晶晶合金进进行快速速冷却，研究过过共晶合合金中初初晶硅

13、的的溶解动动力学过过程，找找到初晶晶硅完全全溶解的的最佳温度度与时间间；将经熔体体过热处处理的过过共晶AAl-SSi合金金在不同同温度下下（液相相线温度度以下）进行不不同时间间的重熔熔处理，然后将将过共晶晶合金进进行快速速冷却，研究过过共晶合合金在半半固态重熔时初晶硅硅的析出出动力学学过程及及重熔温温度与保保温时间间对初晶晶硅尺寸寸与形态态的影响响。将过共晶晶Al-Si合合金在不不同温度度和时间间下进行行完全熔熔体过热热处理，然后将将过共晶晶合金进进行炉冷冷和空冷冷，研究究不同熔熔炼工艺艺参数对对过共晶晶合金凝凝固过程程中初晶晶硅的析析出动力力学行为为（初晶晶硅尺寸寸与形态态）的影影响。研究方

14、法法与手段段：取数个11克过共共晶All-Sii合金放放入石英英管中抽抽真空密密封，在在不同温温度下进进行不同同时间的的过热处处理，然然后将合合金试样样进行水水淬冷却却；将水淬试试样制成成金相样样品，采采用硝酸酸酒精进进行腐蚀蚀，在光光学显微微镜观察察不同过过热温度度和时间间下合金金样品中中初晶硅硅的尺寸寸与形态态；找出出初晶硅硅完全溶溶解的工工艺参数数。取数个11克过共共晶All-Sii合金放放入石英英管中抽抽真空密密封，在在初晶硅硅完全溶溶解的工工艺参数数下进行行过热处处理，然然后将该该合金进进行水淬淬冷却；再将水淬淬样品放放入石英英管中抽抽真空密密封，在在液相线线温度以以下不同同温度和和

15、保温时时间下进进行重熔熔处理，然后将将该合金金进行水水淬冷却却；将水淬重重熔试样样制成金金相样品品，采用用硝酸酒酒精进行行腐蚀，在光学学显微镜镜观察不不同重熔熔温度和和时间下下合金样样品中初初晶硅的的尺寸与与形态。取数个11克过共共晶All-Sii合金放放入石英英管中抽抽真空密密封，在在初晶硅硅完全溶溶解的工工艺参数数下进行行过热处处理，然然后将该该合金进进行炉冷冷和空冷冷；将炉冷和和空冷试试样制成成金相样样品，采采用硝酸酸酒精进进行腐蚀蚀，在光光学显微微镜观察察炉冷和和空冷合合金样品品中初晶晶硅的尺尺寸与形形态。预期成果果：1）获得得不同成成分过共共晶All-Si合合金中初初晶硅的的溶解和和

16、析出规规律，为为制定消消除不同同成分过过共晶AAl-SSi合金金的组织织遗传性性的熔炼炼和凝固固工艺参参数提供供理论依依据和指指导；2）在CCSCDD核心期期刊和EEI收录录以上刊刊物上发发表研究究论文11-2篇。本项目的的创新之之处实验中采采用石英英管进行行真空密密封，防防止铝合合金熔炼炼过程中中的氧化化，将减减少实验验过程中中其它因因素对实实验结果果的影响响，提高高实验结结果的可可靠性。对不同成成分的过过共晶铝铝硅合金金，都将将得到一一种消除除其组织织遗传性性的最佳佳熔炼工工艺参数数，对科科研与生生产的指指导具有有针对性性。可行性分分析1）指导导教师王王建华教教授从事事铝合金金研究工工作多

17、年年，在各各种刊物物上发表表了许多多相关科科研论文文，具有很很丰富的的科研和和实践经经验，指指导学生生进行科科研工作作细致有有方法，因此圆圆满完成成本项目目在技术术上是完完全可行行的。2）实验验室仪器器较为齐齐全，研研究环境境良好，为本项项目的完完成提供供了实验验条件。目前可可为本项项目提供供的主要要设备有有：中温温箱式电电阻炉、图像分分析仪、光学显显微镜、扫描电电镜、能能谱仪等等。3）本项项目所在在的材料料设计研研究所有有着良好好的科研研学术氛氛围，取取得了一一系列科科研成果果。由于于成绩突突出，该该研究所所获得首首届湖湖南省十大杰杰出青年年科技创创新集体体的称称号，同同时该所所非常重重视学

18、生生的科研研能力的的培养，近年来来在指导导学生参参加各类类科技作作品的制制作和研研究上取取得了不不俗的成成绩，主主要成绩绩有：在湖南南省第五五届“挑挑战杯”大学生生课外科科技作品品竞赛中中获二等奖；在第八八届“挑挑战杯”全国大大学生课课外科技技作品竞竞赛中获获二等奖。相信本项项目在实实验室的的良好学学术和科科研氛围围的影响响和王建建华教授授的指导导下，一一定能很很好的完完成预定定的研究究和实验验计划。4）本项项目的研研究人员员为大二二的本科科学生、下下学期进进入大三三学习，成绩非非常优秀秀，大多多为学校校甲等奖奖学金和和乙等奖奖学金的的获得者者，专业业知识扎扎实，有有着充足足的课余余时间，而且

19、对对科学研研究有着着浓厚的的兴趣，在王建建华教授授的指导导下，相相信能按按时完成成研究和和实验任任务。注：本表表空栏不不够可另另附纸张张指导教师师情况王建华，男，664年22月出生生，教授授，博士士生导师师，九三三社员。湖南省省1211人才梯梯队第三三层次成成员， 湘潭大大学“材材料设计计及制备备技术”湖南省省重点实实验室副副主任。现任湘湘潭大学学机械工工程学院院材料工工程系主主任。19800年考入入湖南大大学机械械工程学学院铸造造专业学学习，119844.7.毕业后后被分配配到邵东东机床附附件厂从从事技术术工作，任技术术员和厂厂长助理理。针对对大型灰灰口铸铁铁和球墨墨铸铁件件工艺出出品率低低

20、和废品品率高的的问题，大胆进进行铸件件的铸造造工艺改改进，实实现了球球铁矿石石烧结台台车的无无冒口铸铸造和大大型飞轮轮灰铸铁铁的压边边浇冒口口铸造等等，是使使铸件的的工艺出出品率显显著提高高，并使使铸件的的废品率率大大下下降。19899.319993.88 在哈哈尔滨行行业大学学硕士研研究生毕毕业后被被分配到到长春第第一汽车车制造厂厂铸造分分厂从事事技术工工作，119922年元月月被破格格评为工工程师，主管铸铸铁的熔熔炼和铸铸件的材材质质量量工作，期间采采用Crr-Mnn-Sii合金代代替铜生生产灰铸铸铁汽缸缸体，不不仅解决决了缸壁壁硬度过过低的问问题，还还大大降降低了成成本，每每年为国国家节

21、约约1000万元。作为高碳当当量高强强度铸铁铁汽缸体体的应用用研究项目的的主要完完成者，获得了了19994年度度机械工工业部科科技进步步三等奖奖，同时时获得中中国第一一汽车制制造厂科科技进步步一等奖奖。19933.9作为引引进人才才调到湘湘潭大学学任教，19994年评评转为讲讲师，119999年破格格晋升为为副教授授，20002年年晋升为为教授。期间对对可锻铸铸铁低温温退火进进行了研研究，调调整铸铁铁的化学学成分，采用复复合孕育育和金属属型铸造造等方法法实现了了可锻铸铸铁的低低温石墨墨化退火火。1999920002年在在中南大大学攻读读博士学学位，师师从易丹丹青教授授，参与与国家重重大基础础应用项项目的研研究工作作（提高高铝材质质量），取得了了较好的的成绩，发表科科研论文文16篇篇。被评评为20001年年度优秀秀博士生生，并获获得IEET基金金奖学金金。20003年年被国家家留学基基金委选选拔为22004420005年年度中瑞瑞互换访访问学者者，获得得瑞典学学会奖学学金。220044.9.20005.6.在在瑞典皇皇家工学学院材料料科学与与工程系系进行访访问研究究,在国国际知名名热力学学专家BBo SSundd