【摘 要】
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本文主要研究不同铸造方式下(玻璃管吸铸、金属型铸造和砂型铸造)过共晶A390合金硅相共晶凝固离异化行为,并探究了过共晶Al-Si合金中合金元素对共晶凝固离异化行为的影响。不同铸造方式下,过共晶A390合金经不同熔体处理后(720℃-560℃区间不同温度下保温10分钟)硅相共晶凝固离异化行为差异很大。玻璃管吸铸能使所有熔体处理后(除560℃熔体处理外)的合金的共晶凝固完全离异化,在650℃保温10m
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本文主要研究不同铸造方式下(玻璃管吸铸、金属型铸造和砂型铸造)过共晶A390合金硅相共晶凝固离异化行为,并探究了过共晶Al-Si合金中合金元素对共晶凝固离异化行为的影响。不同铸造方式下,过共晶A390合金经不同熔体处理后(720℃-560℃区间不同温度下保温10分钟)硅相共晶凝固离异化行为差异很大。玻璃管吸铸能使所有熔体处理后(除560℃熔体处理外)的合金的共晶凝固完全离异化,在650℃保温10min熔体处理条件下Si颗粒细化效果最好,硅颗粒大小在15μm以内、平均形状系数在0.8以上。金属型铸造只能得到粗大片状共晶硅相,共晶凝固呈完全耦合生长,且初生硅颗粒的大小均在50μm以上。砂型铸造仅在650℃和600℃得到共晶凝固离异化的组织,但硅颗粒大小在30μm以上。并分析讨论了这三种铸造方式下该合金在熔体充型阶段和初生硅相析出阶段硅晶体的形核与生长及共晶凝固阶段的冷却条件,得到A390合金共晶凝固离异化的两个必要条件:在充型阶段和初生硅相析出阶段产生足够量的硅颗粒,在共晶凝固阶段具有缓慢的冷却速度。玻璃管内径/壁厚、变质剂和超声振动时间均会对过共晶A390合金熔体的共晶凝固离异化产生影响。玻璃管内径为10mm,壁厚为1mm时,共晶凝固完全离异化,能获得形状系数最高、分布均匀的细小硅颗粒。玻璃管吸铸时,P元素的加入可以细化硅颗粒的尺寸,且不会抑制共晶凝固离异化的过程;混合稀土的加入也不会抑制共晶凝固离异化;但Sr元素的加入会抑制共晶凝固离异化,产生劣化作用。超声振动对共晶凝固离异化没有明显的影响。超声振动时间为3min时,可得到形状系数最高的细小硅颗粒。研究了玻璃管吸铸条件下,Cu、Mg、Fe、Mn、Zn合金元素对过共晶Al-16Si合金共晶凝固离异化行为的影响。结合溶质理论,发现在硅晶体生长前沿溶质富集导致的成分过冷在过共晶Al-Si合金共晶凝固离异化行为中起着非常重要的作用。硅晶体生长前沿溶质富集引起的成分过冷促进在初生硅析出阶段硅晶体的连续形核与生长,从而使共晶凝固阶段因硅颗粒的数量足够多而产生共晶凝固离异化。
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