本文關(guān)鍵詞：Al-10Si-2Fe中間合金對鋁硅合金組織的影響

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【摘要】：鋁硅合金是目前種類最多、應(yīng)用最廣泛的一類鋁合金,采用一定熔體處理技術(shù)對其內(nèi)部組織,如初生鋁、初生硅、共晶團(tuán)、共晶硅等進(jìn)行調(diào)控是提高合金機(jī)械性能、加工性能的有效手段。目前主要通過向熔體添加與晶體結(jié)構(gòu)相匹配的異質(zhì)形核核心促進(jìn)初生、共晶組織形核,或者調(diào)控其生長過程,達(dá)到細(xì)化晶粒、提高綜合性能的目的。凈化熔體、添加轉(zhuǎn)化劑等也是控制氣孔缺陷、改善有害中間合金相的分布和形態(tài)常用的手段。最近有研究以已有的形核理論為基礎(chǔ),提出了金屬熔體的團(tuán)簇聚合促進(jìn)形核機(jī)理,進(jìn)一步完善了金屬凝固理論。鋁硅合金熔體中存在結(jié)構(gòu)有序的團(tuán)簇,誘導(dǎo)硅相前驅(qū)體生成,能夠促進(jìn)硅相形核,細(xì)化合金組織,降低缺陷的不良影響,進(jìn)而提高合金性能。本課題通過向鋁硅合金熔體中添加一種Al-10Si-2Fe中間合金,產(chǎn)生局部有序的(AIFeSi)團(tuán)簇,從三個方面展開研究：1、(AlFeSi)團(tuán)簇誘導(dǎo)出的硅相前驅(qū)體對硅相形核和生長的影響；2、中間合金與熔體中原有鐵元素的相互作用以及對富鐵相和共晶團(tuán)的影響；3、中間合金的孕育作用對氣孔的影響。本文測定了工業(yè)純度和高純鋁硅合金經(jīng)過AlP和Al-10Si-2Fe中間合金孕育后的冷卻曲線,對比了金相組織的差異,對經(jīng)過Al-10Si-2Fe孕育處理后的初生硅和共晶硅分別進(jìn)行SEM和TEM檢測。發(fā)現(xiàn)(AlFeSi)團(tuán)簇能夠促使熔體中產(chǎn)生局部有序的硅相前驅(qū)體,這些前驅(qū)體結(jié)構(gòu)不同于硅相,在高純合金中增加形核過冷度,但是在雜質(zhì)的參與下降低形核過冷度,促進(jìn)硅相形核。前驅(qū)體團(tuán)簇的堆積改變了硅相生長方式,抑制孿晶凹槽生長(TPRE)機(jī)制,造成硅相表面形態(tài)的改變和孿晶的消失,硅相得到不同程度的細(xì)化。凝固末期前驅(qū)體團(tuán)簇以納米顆粒的形式嵌在硅相中。通過體視顯微鏡、XRD、SEM表征并比較Al-10Si-xFe (x=0.1,0.4,0.7,1.0,1.3,1.6)經(jīng)中間合金孕育后富鐵相種類和共晶團(tuán)尺寸的變化,得出熔體中原有的鐵元素與中間合金的作用規(guī)律,即二者共同產(chǎn)生的(AlFeSi)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與合金中原有的鐵元素濃度相關(guān)。這些(AlFeSi)團(tuán)簇能夠促進(jìn)與之結(jié)構(gòu)相似的富鐵相形核析出,作為形核模板,改變富鐵相的相選擇情況。在較高含鐵量下,(AIFeSi)團(tuán)簇誘導(dǎo)出的硅相前驅(qū)體數(shù)量增加,提高了共晶團(tuán)細(xì)化效果。本文還比較了Al-10Si-0.1Fe和Al-10Si-1.0Fe合金在中間合金孕育后氣孔平均面積、最大直徑和分布的變化,分析了共晶團(tuán)尺寸和中間合金形態(tài)變化對氣孔尺寸和分布的影響。發(fā)現(xiàn)Al-10Si-2Fe中間合金能有效細(xì)化氣孔,使氣孔分布變得均勻。這主要得益于Al-10Si-2Fe中間合金在孕育過程中產(chǎn)生的(AlFeSi)團(tuán)簇對共晶團(tuán)的細(xì)化,另外富鐵相形態(tài)和尺寸的改善也起到一定作用。
【關(guān)鍵詞】：Al-10Si-2Fe中間合金 團(tuán)簇 形核生長 富鐵相 共晶團(tuán) 氣孔
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG292
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-31
• 1.1 課題背景及意義13-15
• 1.2 鋁硅合金的組織細(xì)化15-19
• 1.2.1 異質(zhì)形核孕育劑15
• 1.2.2 鋁合金變質(zhì)劑15-17
• 1.2.3 團(tuán)簇形核孕育劑17-19
• 1.3 鋁硅合金中富鐵相的研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3.1 富鐵相的存在形式和影響19-23
• 1.3.2 富鐵相缺陷的改善23-24
• 1.4 鋁硅合金中共晶團(tuán)的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.5 鋁硅合金中氣孔的相關(guān)研究26-29
• 1.5.1 氣孔的產(chǎn)生機(jī)制與影響因素26-28
• 1.5.2 氣孔的表征與改善28-29
• 1.6 研究內(nèi)容與研究目的29-31
• 第二章 實驗過程及表征31-37
• 2.1 研究技術(shù)路線31-33
• 2.2 合金熔煉處理與表征33-35
• 2.2.1 對硅相形核和生長的研究33-34
• 2.2.2 對富鐵相、共晶團(tuán)和氣孔的研究34-35
• 2.3 表征、測試設(shè)備35-37
• 第三章 Al-10Si-2Fe中間合金對硅相形核和生長的影響37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 Al-10Si-2Fe中間合金對硅相形核的影響37-41
• 3.3 Al-10Si-2Fe中間合金對硅相生長的影響41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 Al-10Si-2Fe中間合金對富鐵相和共晶團(tuán)的影響45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 不同含鐵量下富鐵相的變化45-54
• 4.3 不同含鐵量下共晶團(tuán)的變化54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 微觀組織變化對氣孔的影響59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 共晶團(tuán)細(xì)化對氣孔的影響59-67
• 5.3 富鐵相的變化對氣孔的影響67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 創(chuàng)新與不足72-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 致謝81-83
• 附錄83-84
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表84

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