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1、Al-Si合金廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等動(dòng)力傳遞件,為提高其使用性能,必須對(duì)其進(jìn)行變質(zhì)處理。目前使用最廣泛的是磷變質(zhì)處理,AlP作為初晶硅的異質(zhì)核心。鈣使Al-Si活塞合金磷變質(zhì)中毒,且當(dāng)活塞合金中雜質(zhì)鈣較多時(shí),合金熔體流動(dòng)性變差,容易吸氣和發(fā)生微觀針孔或縮松,并產(chǎn)生偏析性硬脆化合物使鑄件廢品率上升。因此解決Al-Si活塞合金除鈣問題是一項(xiàng)有重要意義的工作。
本文利用光學(xué)顯微鏡(OM)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、差示掃描
2、量熱儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)等測(cè)試手段對(duì)近共晶Al-Si合金中的富鈣化合物進(jìn)行了研究,通過探討F和B在Al-Si熔體中與Ca的交互作用,提出了兩種不同于傳統(tǒng)氯化處理的新方法。本文的主要研究工作如下:
(1)近共晶Al-Si合金中的富鈣化合物及其與P的交互作用
對(duì)Al-Si合金中富鈣化合物進(jìn)行研究,找出富鈣化合物形成艦律,為進(jìn)一步除鈣打下基礎(chǔ)。研究表明,近共晶Al-12.6Si合會(huì)中鈣含量較高時(shí),部分C
3、a作為變質(zhì)元素對(duì)共晶硅起到變質(zhì)的作用,使其變?yōu)樯汉鳡睿嘤嗟腃a則與Al和Si結(jié)合形成CaAl2Si2多元化合物。加磷和熱處理對(duì)Al-12.6Si合金中的塊狀CaAl2Si2化合物影響不大,加入的磷主要固溶到該化合物中。鈣對(duì)Al-Si合金的磷變質(zhì)有很大影響,P、Ca和Si形成了多化合物,從而抑制了AlP的生成,使磷變質(zhì)失效。保溫時(shí)間的延長(zhǎng)能夠使Al-Si合會(huì)中的鈣含量顯著降低,加碳處理也能夠降低Al-Si合金中的鈣含量,但是重熔處理對(duì)
4、合金中鈣含量的影響不大。
(2)硼對(duì)Al-Si合金中鈣“中毒”的影響
B的加入能夠促進(jìn)過共晶A390合金的磷變質(zhì)效果。對(duì)于A390合金,B和P聯(lián)合處理可以使初晶硅細(xì)化至40μm以下。B的加入能夠進(jìn)一步提高合金的力學(xué)性能。對(duì)于A390合金,利用B和P聯(lián)合處理時(shí),合金的強(qiáng)度可以達(dá)到289.37 MPa,比單獨(dú)的磷變質(zhì)處理提高了11%。
B能夠恢復(fù)Ca“中毒”Al-Si合金的磷變質(zhì)效果,使Ca中毒的A
5、l-Si合金中重新析出初晶硅。B的加入能夠顯著降低Al-Si合金中鈣的含量,對(duì)合金中元素P的含量影響不大。元素Ca使Al-12.6Si合金磷變質(zhì)“中毒”,但是B的加入能夠使磷變質(zhì)效果恢復(fù)。B的加入有兩方面的作用,一方面B的加入與Ca結(jié)合,降低合金中的Ca含量;另一方面B的加入也進(jìn)一步促進(jìn)了磷變質(zhì)效果,使合金中析出的初晶硅更加細(xì)小,共晶硅也更加圓潤(rùn)。
(3)Al-Si合金中氟化除鈣的研究
元素Ca使近共晶Al-
6、Si合金中的磷變質(zhì)失效。當(dāng)Ca含量較高時(shí),Al-Si合金中沒有初晶硅析出,磷變質(zhì)效果不會(huì)出現(xiàn)。Al-Si合金中的鈣含量隨著K2TiF6和AlF3的加入顯著降低。加入1.5%的K2TiF6,Al-Si合金中的鈣含量可由1110ppm降低到50ppm,而加入1%AlF3,鈣含量則降低到7ppm。一定量K2TiF6和AlF3的加入可使鈣“中毒”Al-Si合金中的磷變質(zhì)效果恢復(fù),重新析出初晶硅,其中AlF3起到關(guān)鍵作用。在近共晶Al-Si活塞合
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