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压铸铝合金锶变质作用的探讨
[ 发布者:管理员  来源:本站原创  发布日期:2012/11/15  阅读:2038 ]

摘要:通过金相组织分析以及在不同参数下以锶变质对压铸铝合金?#38405;?#24102;来的各种影响进行试验。结果表明对压铸铝合金而言,在快速凝固的条件下,不推荐以锶作变质处理,但须根据铸件的结构特征和特定需要加以区别?#28304;?

     多年来,用钠或锶对Al-Si合金作变质处理,在砂型及金属型铸造中?#21387;?#20026;应用。通过处理,合金凝固时形成极细的共晶Al—Si相,明显地提高其力学?#38405;埽?#23588;其是伸长?#39318;?#20026;突出。变质能提高合金的冷却速度,在砂型铸造中效果明显,但是在金属型铸造中就用得较少。最近研究指出,合金长时问内保温,钠或?#28909;?#26131;出现烧损,在低压金属型铸造中并不适用,而且在熔化过程中会提高氢的吸收率,使铸件内部出?#21046;?#23380;。
     本文探讨的对象是在压铸铝合金中,锶变质处理对金相组织及力学?#38405;?#30340;影响。
     1变质对压铸铝合金金相组织的影响
     1.1  金相组织
  压铸件在高的冷却速?#35748;攏?#20854;共晶Al-Si组织,即使在不加变质剂的情况下,?#26448;?#30456;对地得到细的组织;以GD—A1Sill合金为例,如图1a所示。在加入质量?#36136;?#20026;(130~266)×10-6咱的锶后,也有较细的共晶硅形成,如图1b及图1c所示。

     图1GD—AISi7Mg合金不同的含锶量在壁厚为3.5mm试棒中的共晶硅的形态
     当压铸合金G—AlSi7Mg壁厚达到7.5 mm?#20445;?#19981;变质及加锶变质在组织上无甚差别,而对于压铸合金GD—A1Sil2,其壁厚为2.5mm?#20445;?#20063;是如此。只有对特厚壁压铸件采用变质处理才能得到较细的共晶Al-Si组织.
     1.2金属间相
    为了降低压铸合金粘模倾向,合金应有?#32454;?#30340;含铁量(通常取0.5%~1.0%)。但是,有两个问题必须引起注意。首先在凝固时有含铁的金属间相析出,对力学?#38405;?#26377;明显的不利影响。特别是针状及板块状的B相(A15FeSi)的出现,强?#19994;?#38477;低抗拉强度及伸长率的缺口敏?#34892;浴?#22312;有锰存在的情况下,首先形成所谓的?#26009;啵?#20854;成分为Al5Fe3Si2,此时铁的一部分为锰及铬所替代,转换成(AI,Cu)15,(Fe,Mn,Cr)3Si2,这种金属间相表现在组织上的形态称之为中文?#20013;?#25110;者为多边形的硬质相。增加含铁量,即使在压铸时所采取的合金浇注温度低,在熔体中?#19981;?#24341;起固态金属间相的形成,不仅会烧结成所谓重偏析物,聚积于炉底,而且以硬质相形式停留在铸件中,这种重偏析物称之为?#26009;啵?#20854;组成为:(Al,Cu)15,;(Fe,
Mn,Cr)3Si2
    通过各?#36136;?#39564;表明,用锶处理熔体,会促进这些金属问相的形成。S.G.Shabestari
提出,至多加入O.12%Sr,对金属型及砂型铸造合金4l3(GD—AlSi12)及压铸合金A380(GD
—AlSi9Cu3),319.2(GD—A1Si6Cu4)以及332(GD一A1Sil2CuNiMg)的影响尤为强烈,图2a和图2b分别是合金A380在未加锶及加入锶的质量?#36136;?#20026;600×10-6后的金相组织。可以看出在加入600×10-6的Sr后,A1Si共晶体明显细化,而金属问相Q相与不加锶的变化相比有所减小。


     图2  在A380(GD-AISi90u3)中金属间相的形态
     A380中的质点?#26412;?图3a)随着锶的质量?#36136;?#36798;到600×10-6?#20445;中?#20943;小,但是过量以后却又增加。其圆率及质点密度(图3b))开始时是增加?#27169;?#36798;到上限600×10-6Sr以后,却又有下跌倾向。随着锶的质量?#36136;?#22686;加到1100×10咱后,产物的体积?#36136;?#19979;降,质点的密度也随之下降(图3C)。




图3在合金A380((GD-A I S i 90u3)中sr对于金属间相形成的影响

     2  变质对力学?#38405;?#30340;影响
     对于重力浇注,经变质处理后,合金的力学?#38405;埽?#23588;其是伸长率会产生正面影响.而在压铸中的效果却不明显。首先是在高的凝固速?#35748;?#32452;织细化;其次是含铁量高.其结果是?#32454;?#30340;铁相组织,抵消了变质剂所起到的作用。例如,对于GD—A1Si9Cu3而言,加锶以后,其屈服强度(图4a).及抗拉强度(图4b),随着试棒厚度的增加而减少。
    加锶以后,随着试棒厚度的增加,其伸长率有明显地下降(图4 C).通过T6处理的试棒,加锶前后对抗拉强度几乎无甚影响(图4d),但其伸长率有明显地上升(图4e)。
    基于上述试验结果可知,压铸合金在加锶以后的力学?#38405;埽?#21463;到壁厚的正面影响。有一个值得注意的问题是,加锶的合金,在保温(静置)期间,锶会受到烧损,且合金中的含氢量?#19981;?#26377;所上升,如图5所示。尤其在保温2h?#20445;?#21547;氢量会明显增加,而锶?#36136;?#21040;烧损。
    铸件的气孔率对于力学?#38405;?#26377;明显的影响。在?#21496;?#19968;个采用合金GD—A1Si 12压铸的阶梯试样为例来?#33268;?图6)。
    加锶以后,随着壁厚的增加.测出其抗拉强度及伸长率有明显地下降.就所能起到的作用来说,在初期阶段、在薄壁的情况下对伸长率的提高?#24515;?#36215;到一些效果;但是对厚壁件而言,其值会直线下降。通过对各个阶梯试样的单项测定其密度?#20445;?#21017;更能说明问题(图7)。



b)试棒厚度与屈服强度之间的关系(铸态)

c)试棒厚度与屈服强度之间的关系(铸态)

d)试棒厚度与伸长?#25163;?#38388;的关系(热处理)

e)试棒厚度与伸长?#25163;?#38388;的关系(热处理)


    力学?#38405;?#20027;要是通过其密度值来确定?#27169;?#21152;锶以后,也只有在壁厚为2.5—7.5mm阶段?#34892;А?/DIV>
3  结语
    (1)变质对于砂型、金属型及压铸件?#35745;?#21040;细化共晶Al-Si相的效果,但是对于压铸组织而言,由于快速凝固,欲获得更细的组织,其作用并不明显。
    (2)加锶以后的变质效果,对于压铸合金只起到一般的细化作用,而对于含铁的金属间相能起到一定的作用,使其体积?#36136;?#19979;降.
    (3)压铸合金的力学?#38405;埽?#23588;其是抗拉强度及伸长率,通常经变质处理后,略为有所改善,但是也只有在冷却速度慢、含硅量高时效果明显。
    (4)压铸件的气孔率,在大多数情况下,对于力学?#38405;?#26377;很大的影响。变质处理对于减少气孔率,并不能起到好的作用。尤其要注意的是加锶以后,在长时间保温的条件下,熔体中的含氢量有提高的倾向,因而使气孔率的问题再次变得尖锐;况且,锶的烧损也不容忽视。为此,对于压铸合金的变质,只能根据铸件的需要,加以区别?#28304;?/DIV>

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