發(fā)布時(shí)間：2020-01-19 15:50

【摘要】：采用掃描電鏡(SEM)、差熱分析儀(DSC)和X射線衍射儀(XRD),分析快速凝固過(guò)共晶Al-Si合金粉末顯微組織和結(jié)構(gòu)特征及其在不同退火溫度和保溫時(shí)間條件下過(guò)飽和固溶Si元素析出和Si相粗化行為。結(jié)果表明:快速凝固Al-Si合金顯微組織中細(xì)小的塊狀初晶Si相和針狀共晶Si相均勻分布在α(Al)基體中;氣霧化過(guò)程獲得的高過(guò)冷度導(dǎo)致Al基體晶格發(fā)生畸變,其在退火過(guò)程中得到一定程度的緩解。對(duì)快速凝固Al-Si合金中析出Si相粗化行為的分析發(fā)現(xiàn),析出Si相隨退火溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)而不斷粗化;但其粗化不符合經(jīng)典LSW理論(粗化指數(shù)n為3),粗化機(jī)制接近由擴(kuò)散速率較快的界面擴(kuò)散控制(n接近2)。此外,退火溫度僅對(duì)粗化速率常數(shù)和激活能有較大影響,而對(duì)粗化指數(shù)的作用不明顯。
【圖文】：

中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2015年3月620放熱峰，這與水霧化Al-Si合金粉末的DSC曲線類似[14]。根據(jù)文獻(xiàn)[1819]中對(duì)快速凝固Al-Si系列合金的分析，大部分認(rèn)為第一個(gè)放熱峰主要為基體中過(guò)飽和固溶Si原子析出而形成Si相的反應(yīng)；而對(duì)于第二放圖1快速凝固Al-Si合金粉末截面和表面顯微組織Fig.1Cross-sectional(a)andsurface(b)microstructuresofrapidlysolidifiedAl-Sialloypowder圖2快速凝固Al-Si合金粉末的DSC曲線Fig.2DSCcurveofrapidlysolidifiedAl-Sialloypowder熱峰的分析還沒(méi)有統(tǒng)一定論，根據(jù)目前的觀察認(rèn)為該反應(yīng)是基體中初晶Si相、共晶Si相以及析出的Si原子的聚集和粗化導(dǎo)致的放熱反應(yīng)。放熱現(xiàn)象不明顯主要是由于過(guò)飽和Si相析出耗費(fèi)很大的儲(chǔ)能，因此，粗化過(guò)程需要在較高的溫度下才明顯。從圖2還可以看出，合金粉末在稍低于平衡態(tài)共晶溫度(577℃)時(shí)開(kāi)始發(fā)生部分熔化，根據(jù)最小界面能量原理，共晶相熔化分解出來(lái)的Si相顆粒將聚集長(zhǎng)大并向球狀演變。因此，在高于共晶溫度加熱保溫時(shí)，Si相粗化所需時(shí)間很短，粗化現(xiàn)象很明顯[20]。2.2加熱過(guò)程的組織結(jié)構(gòu)演變快速凝固Al-Si合金粉末在熱變形致密化過(guò)程中，Si元素析出與Si相長(zhǎng)大是導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低的主要原因。為了更好地保持快速凝固合金的組織結(jié)構(gòu)特征，必須選擇合適的熱致密化工藝參數(shù)，下面分析在加熱保溫過(guò)程中Si元素析出與Si相長(zhǎng)大與加熱溫度和保溫時(shí)間的關(guān)系。2.2.1加熱溫度對(duì)顯微組織的影響快速凝固Al-Si合金粉末在不同退火溫度下保溫160min后的截面顯微組織如圖3所示。由圖3可知，與霧化粉末相比，在退火溫度較低時(shí)(300℃)，初晶Si相的形貌和尺寸沒(méi)有明顯變化；隨著退火溫度的升高(400~450℃)，塊狀初晶Si相發(fā)生顯著尖角鈍化。而針狀共晶Si相則在較低溫度下(300

中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)2015年3月620放熱峰，這與水霧化Al-Si合金粉末的DSC曲線類似[14]。根據(jù)文獻(xiàn)[1819]中對(duì)快速凝固Al-Si系列合金的分析，大部分認(rèn)為第一個(gè)放熱峰主要為基體中過(guò)飽和固溶Si原子析出而形成Si相的反應(yīng)；而對(duì)于第二放圖1快速凝固Al-Si合金粉末截面和表面顯微組織Fig.1Cross-sectional(a)andsurface(b)microstructuresofrapidlysolidifiedAl-Sialloypowder圖2快速凝固Al-Si合金粉末的DSC曲線Fig.2DSCcurveofrapidlysolidifiedAl-Sialloypowder熱峰的分析還沒(méi)有統(tǒng)一定論，根據(jù)目前的觀察認(rèn)為該反應(yīng)是基體中初晶Si相、共晶Si相以及析出的Si原子的聚集和粗化導(dǎo)致的放熱反應(yīng)。放熱現(xiàn)象不明顯主要是由于過(guò)飽和Si相析出耗費(fèi)很大的儲(chǔ)能，因此，粗化過(guò)程需要在較高的溫度下才明顯。從圖2還可以看出，合金粉末在稍低于平衡態(tài)共晶溫度(577℃)時(shí)開(kāi)始發(fā)生部分熔化，根據(jù)最小界面能量原理，共晶相熔化分解出來(lái)的Si相顆粒將聚集長(zhǎng)大并向球狀演變。因此，在高于共晶溫度加熱保溫時(shí)，Si相粗化所需時(shí)間很短，粗化現(xiàn)象很明顯[20]。2.2加熱過(guò)程的組織結(jié)構(gòu)演變快速凝固Al-Si合金粉末在熱變形致密化過(guò)程中，Si元素析出與Si相長(zhǎng)大是導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低的主要原因。為了更好地保持快速凝固合金的組織結(jié)構(gòu)特征，必須選擇合適的熱致密化工藝參數(shù)，下面分析在加熱保溫過(guò)程中Si元素析出與Si相長(zhǎng)大與加熱溫度和保溫時(shí)間的關(guān)系。2.2.1加熱溫度對(duì)顯微組織的影響快速凝固Al-Si合金粉末在不同退火溫度下保溫160min后的截面顯微組織如圖3所示。由圖3可知，與霧化粉末相比，在退火溫度較低時(shí)(300℃)，初晶Si相的形貌和尺寸沒(méi)有明顯變化；隨著退火溫度的升高(400~450℃)，塊狀初晶Si相發(fā)生顯著尖角鈍化。而針狀共晶Si相則在較低溫度下(300

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2571125