微量稀土細(xì)化半固態(tài)A356鋁合金凝固組織的技術(shù)與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著人們對(duì)我國稀土現(xiàn)狀的清醒認(rèn)識(shí)，對(duì)稀土本質(zhì)認(rèn)識(shí)的逐漸深化，國內(nèi)外在變質(zhì)工藝水平的明顯提高，稀土變質(zhì)劑的最佳加入量已逐漸向―微量化方向發(fā)展。本文以半固態(tài)加工中應(yīng)用廣泛的亞共晶鋁硅合金A356為研究對(duì)象，通過分別添加單一或是多元的稀土細(xì)化劑，找到最佳的稀土細(xì)化劑添加量，并揭示鋁-稀土共晶反應(yīng)對(duì)半固態(tài)鋁硅合金凝固組織的細(xì)化行為及變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，再輔以低過熱度澆注、電磁攪拌等技術(shù)，通過調(diào)節(jié)制漿工藝條件，在保證良好的合金組織與性能下，降低

2、稀土的加入量，以達(dá)到稀土―微量化的目的，并確定出該工藝中最合適的半固態(tài)漿料綠色制備工藝參數(shù)，以形成高效、經(jīng)濟(jì)的半固態(tài)漿料綠色制備技術(shù)。
　　本文選用了稀土La對(duì)液態(tài)A356鋁合金進(jìn)行了細(xì)化處理，并在電磁攪拌技術(shù)下制備了半固態(tài)A356-La鋁合金漿料，研究了稀土La對(duì)半固態(tài)A356鋁合金初生相形貌的影響，并用分形維數(shù)對(duì)其初生相形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，添加適量的稀土 La可有效的改善半固態(tài)A356鋁合金初生相的形貌，本實(shí)驗(yàn)中最佳稀土

3、添加量為0.4 wt.％。同時(shí)，經(jīng)過電磁攪拌的半固態(tài)A356鋁合金初生相形貌均比不攪拌的更佳。此外，實(shí)際的合金凝固組織具有分形特征，應(yīng)用分形幾何的原理來描述和分析半固態(tài)鋁合金中初生相的形貌變化規(guī)律甚至初生相形成機(jī)理是完全可能的。且不同工藝參數(shù)下所獲得的半固態(tài)鋁合金初生相形貌具有不同的分形維數(shù)，隨著半固態(tài)初生相由樹枝狀向顆粒狀或球狀變化，其分形維數(shù)逐漸變小。
　　在此基礎(chǔ)上，利用不同澆注溫度、電磁攪拌技術(shù)制備了A356鋁合金半固態(tài)漿

4、料，研究了微量稀土下澆注溫度、電磁攪拌頻率和時(shí)間對(duì)半固態(tài)A356鋁合金初生相形貌及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：通過優(yōu)化半固態(tài)制漿工藝條件減少稀土的加入量是可行的，實(shí)驗(yàn)表明稀土微量化的合適工藝方案是：澆注溫度為630℃，電磁攪拌頻率為30Hz，攪拌時(shí)間為8s。此時(shí)，加入量為0.3%的稀土La細(xì)化效果和常規(guī)加入量為0.4%La的低過熱度澆注的相當(dāng)，其力學(xué)性能也基本相同。
　　在上述最佳稀土微量化工藝方案下，本文選用了Al-Ce、Al-Y

5、中間合金及不同比例的含有La、Ce和Y的混合稀土對(duì)液態(tài)A356鋁合金進(jìn)行了細(xì)化處理，研究了最佳稀土微量化工藝方案下不同微量稀土對(duì)半固態(tài)A356鋁合金初生相形貌的影響。結(jié)果表明：在最佳稀土微量化工藝方案下，本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)最佳稀土Ce、Y的添加量分別為0.4 wt.%和0.5 wt.%。混合稀土的最佳加入量則為：0.2%La+0.3%Ce+0.4%Y，此時(shí)，該初生α相的平均等積圓直徑和平均形狀因子分別為81.10μm和0.78。通過半固態(tài)鋁合