鋁硅合金共晶凝固模式與微孔形成間關(guān)系規(guī)律的研究基本信息

本項(xiàng)目針對(duì)Al-13.0%Si合金開展合金凝固過程微孔形成的研究，重點(diǎn)考察共晶凝固模式(胞狀晶、柱狀晶和等軸晶凝固)對(duì)微孔形核與生長動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律。通過XTGS技術(shù)實(shí)時(shí)觀察與采集不同凝固模式下微孔的演化，利用微孔特征計(jì)算機(jī)自動(dòng)定量分析處理技術(shù)定量描述每個(gè)微孔特征參數(shù)(當(dāng)量半徑和重心位置)隨時(shí)間的變化，分析微孔與液固界面的交互作用，研究微孔演化機(jī)制；根據(jù)凝固過程中溫度與時(shí)間的關(guān)聯(lián)，將每個(gè)微孔隨時(shí)間的變化轉(zhuǎn)變成隨溫度的變化，確定不同共晶凝固模式下微孔的平均形核溫度、形核所需氫的過飽和度及微孔的長大速度，研究共晶凝固模式對(duì)微孔形核與生長動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律。本項(xiàng)目將凝固條件(溫度梯度與凝固速度)、熔體性質(zhì)(合金元素與微量元素含量、氫與氧化夾雜含量)量化和微孔特征時(shí)序量化，構(gòu)建微孔形成的數(shù)據(jù)庫，為微孔形成的數(shù)值模擬研究與預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)。開展本項(xiàng)目的研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。

用稀土元素添加劑(自制)作為鋁硅合金中加入稀土元素的中介原料，研究RE對(duì)亞共晶鋁硅合金性能的影響。然而，由于稀土元素在合金中的共晶體與基體相間形成的一種過渡相物質(zhì)使鋁硅合金的伸長率提高則非常顯著。

穩(wěn)定系和介穩(wěn)定系亞共晶鑄鐵的凝固過程可用圖2表示。凝固初期初生奧氏體都首先從熔體中析出，溫度降到共晶溫度以下時(shí)，穩(wěn)定系共晶體為石墨/奧氏體介穩(wěn)定系共晶體為碳化物/奧氏體，至共晶溫度以下前者轉(zhuǎn)變?yōu)槭?珠光體(或鐵素體)，后者轉(zhuǎn)變?yōu)槿R氏體 珠光體。

利用定量金相技術(shù)研究了亞共晶鋁硅合金在磁攪拌連續(xù)冷卻過程中一次固相的形成及演變規(guī)律。結(jié)果表明，一次固相首先在型壁上形核和長大，并具有粒狀、條狀和樹枝狀三種形態(tài)。隨后，在攪拌作用下從型壁上脫落進(jìn)入熔體內(nèi)部，隨熔體做整體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還會(huì)發(fā)生自旋運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，粒狀晶向球形演變，條狀和樹枝狀游離晶則會(huì)發(fā)生頸縮和熔斷，增殖為若干個(gè)小的粒狀晶，并最終演變成以近球形粒狀非枝晶為主的演變組織。一種過共晶鋁硅合金的顯微組織細(xì)化工藝方法，涉及一種金屬材料的顯微組織細(xì)化的工藝方法。其特征在于其細(xì)化工藝步驟包括：（1）向熔融的過共晶鋁硅合金中加入為熔體質(zhì)量0．1%的含鈦晶粒細(xì)化劑，攪拌至完全熔化；（2）然后向熔液中加入磷類變質(zhì)劑攪拌均勻，細(xì)化初晶硅，鑄錠；（3）對(duì)步驟2的鑄錠在500－520℃進(jìn)行熱處理，或?qū)Σ襟E2的鑄錠在480℃熱擠壓然后再在500－535℃進(jìn)行熱處理。本發(fā)明的方法，采用磷變質(zhì)初晶硅結(jié)合熱處理和熱擠壓細(xì)化共晶硅，所得的組織更為細(xì)小和均勻，初晶硅平均晶粒尺寸約為13μm，共晶硅全部?；?，所得組織具有更高的抗拉強(qiáng)度、硬度和尺寸穩(wěn)定性，可以作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和壓縮機(jī)斜盤的鍛造用坯料。