锶变质铝硅合金的组织_性能及其变质工艺
锶对铝硅合金磷变质的影响
Ｖｏ ． １５５ ＮＯ． ４
铸・ ５
锶对铝硅合金磷变质 的影 响
胡小琳 ，刘相 法 ，陈海 霞 ，赵 宝银
ｆ． 东 大 学材 料 液 态结 构 及 其 遗 传 性教 育部 重点 实验 室 ，山 东济 南 ２ ０６ ；２山 东 滨 州渤 海 活 塞 股 份 有 限 公 司 ， １山 ５０ １ ． 山 东滨 州 ２ ６０ ；３ 县 银 光 镁 业 公 司 ， 东临 沂 ２３ ｏ） ５６ ２ 馈 山 ７ ４ｏ
Ｕｎ ｅ ｓ ｙ ｊｎ ｎ ２ ０ ６ ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃｈｎ ；２ Ｓｈ ｎ ｏ ｇ Ｂｎ ｈ ｕ Ｂ ｈ ｉ ｉｔｎ Ｆ ｃｏｙ Ｃ ． ｔ ． ｉ ｒｉ ， ｉａ ５ ０ １ Ｓ ａ ｄ ｎ ， ｉａ ． ａ ｄ ｎ ｉ ｏ ｏ ａ ｓｏ ａ ｔｒ ｏ，Ｌｄ ｖ ｔ ＇ ｚ Ｐ
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一种铝锶合金变质剂的加工方法
铝锶合金是一种重要的工业合金材料，具有良好的力学性能和耐热性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
而铝锶合金的加工方法对于其性能和应用具有重要影响。
本文将介绍一种铝锶合金变质剂的加工方法，以供相关领域的研究人员参考。
一、传统的铝锶合金变质剂加工方法传统的铝锶合金变质剂加工方法通常包括以下步骤：1. 原料准备：将所需的原料进行研磨、筛分，确保原料颗粒的均匀性。
2. 混合：将原料进行混合，在一定的温度和湿度条件下进行充分搅拌，以保证各种原料均匀混合。
3. 压制成型：将混合好的原料放入模具中进行压制成型，以得到所需形状的铝锶合金变质剂。
4. 烧结：将成型好的铝锶合金变质剂放入烧结炉中，在一定的温度和时间条件下进行烧结处理，使之得到一定的强度和致密度。
然而，传统的铝锶合金变质剂加工方法在加工过程中存在成本高、生产效率低等问题，需要寻求新的改进方案。
二、改进的铝锶合金变质剂加工方法针对传统的铝锶合金变质剂加工方法存在的问题，我们提出了一种改进的加工方法，主要包括以下步骤：1. 原料优化：选择优质的原料，采用先进的研磨技术和设备进行原料处理，确保原料的均匀性和稳定性。
2. 配方优化：经过大量实验和测试，确定了一套最佳的原料配方，以保证所制备的铝锶合金变质剂具有良好的性能。
3. 新型成型工艺：引入先进的成型工艺，如注射成形、挤压成形等技术，以替代传统的压制成型工艺，提高生产效率和产品质量。
4. 新型烧结工艺：采用先进的烧结设备和技术，如微波烧结、等离子烧结等，以替代传统的烧结工艺，实现快速、节能、环保的烧结处理。
通过改进的铝锶合金变质剂加工方法，我们得到了以下成果：1. 生产成本降低：采用新型的原料处理、成型工艺和烧结工艺，显著降低了生产成本，提高了企业的竞争力。
2. 生产效率提高：新型的成型工艺和烧结工艺大大提高了生产效率，缩短了生产周期，增加了产品的供应量。
3. 产品质量稳定：通过优化原料配方和改进加工工艺，产品的性能稳定性得到了有效保障。
铝硅合金变质前后组织形貌
铝硅合金变质前后组织形貌说到变质，首先得提到热处理。
在高温下，铝硅合金的组织就像是过年时的大团圆，所有的元素都聚在一起，互相交融。
这个时候，合金的微观结构开始发生变化，铝和硅开始重新组合，仿佛在进行一场盛大的舞会。
刚开始的时候，一切都是那么美好，晶体结构像是繁星点点，闪闪发光。
但随着时间的推移，这个舞会却变得有些混乱，元素们的“舞步”开始变得凌乱，形成了各种各样的相。
变质后的组织形貌可真是千变万化。
有些时候，铝的晶体结构像极了盛开的花朵，瓣瓣分明；而又像是被风吹散的蒲公英，稀稀拉拉。
那些小小的晶粒，有的团结在一起，形成了强大的结构；而有的则孤零零地站在那里，仿佛在等待一个不知名的伙伴。
你想啊，这就像是一个班级里，有些同学互相打成一片，有的却总是独来独往。
而我们知道，合金的性能可不仅仅取决于这些外表的变化。
变质之后的铝硅合金，强度、硬度、耐腐蚀性等等，统统都可能受到影响。
有些合金变得更加坚韧，有些却可能变得脆弱，真是让人捉摸不透。
就像人一样，表面光鲜的背后，谁又能知道内心的挣扎呢？如果一款铝硅合金在关键时刻崩溃，那可是个大麻烦，简直让人哭笑不得。
我们再聊聊这变质的过程。
你有没有听说过“无痛不痒”的道理？在铝硅合金的变质中，这个道理也能找到影子。
热处理就像是在给合金进行一场“温柔的惩罚”，在高温的“熏陶”下，原本稳定的结构开始动摇，有些微小的缺陷逐渐显露出来。
那些小毛病就像是你日常生活中的小烦恼，总是藏在心底，时不时冒出来一下，让你觉得有点不舒服。
随着变质的深入，合金内部的晶粒可能会出现再结晶现象。
这就像是一场自我救赎，原本杂乱的结构通过一定的条件，开始重新组织，形成更有序的排列。
就像是一个调皮的小孩，在经历了一番波折之后，终于开始懂事了。
可是，并不是所有的合金都能顺利通过这个阶段。
有些在再结晶的过程中，反而更加脆弱，像是失去了灵魂的空壳，令人心疼。
当我们观察变质前后的铝硅合金时，简直像是在翻看一本图鉴。
Al_Si合金Sr变质研究现状
航天制造技术 2006年8月第4期 49Al-Si 合金Sr 变质研究现状河南理工大学材料学院 米国发 文 涛 龚海军摘要 共晶硅的变质机理目前最被人们接受的是LU 和Hellawell 提出的杂质诱导孪晶理论。
锶变质对铝硅合金的凝固过程有着重要的影响，使得糊状区的凝固时间明显变长。
锶变质的孕育时间与合金中的磷含量和中间合金释放锶元素并与硅晶胚达到吸附平衡所需要的时间有关。
通过复合变质可使孕育时间变短。
铝液中初始锶含量越高, 保温初期锶的减耗速度越快，保温8～12h 后锶含量趋于一致。
熔体中的杂质是导致气孔的主要因素。
关键词 Sr 变质 Al-Si 合金 1 引言Al-Si 合金具有良好的耐蚀、耐热、耐磨等优点，是汽车制造业中尤其是轿车制造业中常见的合金材料。
在所有铝合金中，铸造Al-Si 合金占了90%以上[1]。
但是由于铝硅系合金硅相以粗大的针状晶结晶，降低了合金的机械性能，这在很大程度上限制了其使用范围。
自从 1921年Pacz 发现Na 对铝硅共晶组织有变质作用，能够明显提高铸件的力学性能以后，多年来，Na 以变质能力强等特点广泛应用于实际生产中。
但是，Na 变质有以下的不足：易衰退、吸收率低、易腐蚀工具和设备；Na 的沸点低（880℃），性质活泼，处理时将引起铝液的沸腾和飞溅；Na 密度低，容易产生比重偏析。
针对Na 的这些缺点，人们采取了各种措施，如：改进Na 的包装，加快Na 基盐类变质剂的反应，延长Na 基变质剂的作用时间等，但是Na 所存在的缺点也只能得到部分解决[2]。
Sr 变质具有长效性且重熔性较好，不腐蚀炉衬、不污染环境[3]，因此，20世纪60年代发现了Sr 有变质作用后，Sr 变质处理得到了迅猛的发展，且在铝合金轮毂上也得到了成功的应用。
目前，Sr 变质基本取代了传统的Na 变质。
下面对Sr 变质的有关研究成果作一综述。
2 变质机理关于Sr 的变质机理比较多，主要有下列几种：Shamsuzzoha 提出的TPRE 机制认为，共晶生长中硅片的结晶生长前沿往往是孪晶凹谷。
铝锶合金线材显微组织检验方法、变质能力试验方法
9附录A （规范性附录）显微组织检验方法A.1试样制备按GB/T 3246.1规定的方法进行。
A.2Al 4Sr 粒子显微形貌及夹杂的检验任意选择1cm²的视场，观察其中的Al 4Sr 粒子显微形貌是否呈块状或杆状，分布是否均匀；检查其中是否存在非金属固体夹杂（参见图A.1~图A.2）。
其他要求按GB/T 3246.1。
A.3Al 4Sr 粒子尺寸及氧化物总长度的测定任意选择1cm²的视场，按GB/T 3246.1规定的方法，采用显微镜上的标尺，检查Al 4Sr 粒子的平均尺寸，判定单个最大尺寸（参见图A.3）是否符合表5规定；检查氧化物总长度是否符合表5规定。
A.4结果判定A.4.1试样任意1cm²的视场显微组织检验结果满足下列全部条件时，判试验结果合格：——Al 4Sr 粒子呈块状或杆状，分布大致均匀（参见图A.4~图A.10），平均尺寸及单个最大尺寸符合表5规定；——不存在坩埚脱落物、耐火材料等非金属固体夹杂；——氧化物总长度符合表5规定（参见图A.11~图A.14）。
A.4.2试样任意1cm²的视场显微组织检验结果不能满足上述全部条件时，判试验结果不合格。
图A.1AlSr10的显微组织示例×500（耐火材料固体夹杂）10图 A.2AlSr15不合格的显微组织示例×100（耐火材料固体夹杂）图 A.3AlSr10A不合格的显微组织示例×500（单个Al4Sr 粒子）图A.4AlSr5A合格的显微组织示例×100（Al4Sr分布均匀）Al4Sr11图A.5AlSr5合格的显微组织示例×100（Al 4Sr分布均匀）图 A.6AlSr10A 合格的显微组织示例×100（Al 4Sr分布均匀）图 A.7AlSr10合格的显微组织示例×100（Al 4Sr 分布均匀）12图A.8AlSr15A合格的显微组织示例×100（Al4Sr分布均匀）图A.9AlSr15合格的显微组织示例×100（Al4Sr分布均匀）图A.10AlSr20合格的显微组织示例×100（Al4Sr分布均匀）13图 A.11AlSr5A 合格的显微组织示例×100（氧化物）图 A.12AlSr5合格的显微组织示例×100（氧化物）图A.13AlSr10A 合格的显微组织示例×200（氧化物）（氧化物）14附录B（规范性附录）变质能力试验方法B.1方法原理在铝硅合金熔体中加入适量线材试样，在一定温度下停留规定时间后，注入标准铸模内铸造成柱状样坯。
锶变质铝硅合金的组织_性能及其变质工艺
取样部位
Ρb (M Pa)
∆ (% )
壁厚10mm 处
225
1015
壁厚50mm 处
213
910
四、 铝硅合金锶变质工艺
11锶的吸收率 锶的吸收率与铝锶中间合金加入温度及是否含有 其它元素有关, 实际生产中常用的A l210% Sr 合金, 只 要加入温度合适、方法得当, 加入后经过10余分钟, 即 可获得稳定的吸收率。该合金由 A l2A l4Sr 共晶体和 A l4Sr 组成 (见图1) , 后者的熔点高达1025℃, 所以A l2 10% Sr 的熔化过程取决于A l4Sr 的熔化。温度越高, 合 金熔化的越快, 锶的吸收率也高, 如图8所示。但在高 温下铝液易氧化和吸气, 恶化了铝液质量。在实际生产
三、 锶对铝硅合金力学性能的影响
锶量对亚共晶 ZL 101A 合金力学性能的影响存在 最佳含量范围, 见图6。
含锶量01006% 左右的 ZL 101A 合金, 经过545℃ 固溶处理和135℃时效处理之后, 其抗拉强度和伸长率 均最高。伸长率对锶量变化十分敏感, 变化幅度可达 60% , 而强度波动较小。最高力学性能的出现与显微组 织的变化相对应。铸态硅相呈细小纤维状, 分布在细小 铝枝晶周围; 热处理后, 硅相呈细小点状或球状, 保
一、锶及锶铝合金的基本物理、化学 性能
锶为碱土族金属元素, 化学性质活泼, 在空气中 易与氧或水反应, 立即在其表面生成 SrO 和 Sr (O H ) 2 淡灰色粉末。表1给出了锶的一些冶金参数。
在铸造行业中, 锶用做铸铁和铝硅合金的变质剂。 在生产中, 大多数以A l2Sr 合金或A l2Sr2X 三元合金的 形式加入铝液中。图1为A l2Sr 二元相图〔10〕, 锶在铝中 溶解度甚微, 铝和锶组成三种金属间化合物, 即A lSr、
铝硅合金变质及检测技术研究
铝硅合金变质及检测技术研究摘要：汽车行业以及制造业不断发展，铝硅合金材料应用率相应提高，针对铝硅合金材料变质情况检测，适当提高零件强度及性能，优化材料质量。
本文首先介绍铝硅合金以及变质处理效果，并重点分析铝硅合金检测技术。
关键词：铝硅合金；变质；检测技术前言：近年来，铝硅合金检测技术不断升级，检测技术水平逐渐提高，这对材料性能检测、相关行业发展有重要影响。
由于铝硅合金变质现象较普遍，因此，应根据具体条件选择适合的检测技术，针对性优化铸锭组织。
由此可见，本文这一论题具有探究必要性和重要性。
1铝硅合金基本介绍所谓铝硅合金，指的是锻造合金和铸造合金，其主要成为有两种，分别为铝、镁，一般来讲，硅含量10%左右，密度大约为2.5～2.8g/cm3，导热系数大约为100～125w（m·℃），冲击值大约为7.1～8.4J。
其中，合金性能较优，在汽车行业、航空业、建筑业广泛应用。
2铝硅合金变质处理效果铝硅合金变质指的是，硅形态发生明显变化，进而金属会不同程度割裂，电阻率相应改变。
针对铝硅合金进行变质处理，意味着材料力学性能大幅度提高，同时，初晶硅有效消除。
变质处理不仅能够改变硅晶体结构，而且还能调整共晶程度，在铸造铝合金生产方面高效应用，要想取得显著的变质效果，应根据金属铸造条件选择适合的处理方法，同时，选择适合的检测技术，针对变质效果客观判断[1]。
3铝硅合金检测技术分析铝硅合金检测技术有三种，分别为热分析法、电阻率法、电涡流法，随着时代的不断变化，检测技术相应升级，下文针对三种检测技术具体分析。
3.1热分析法应用热分析法检测铝硅合金液体冷却曲线变化情况，具体分析曲线特征点，全面考虑温度、时间等因素，以此为依据综合分析。
其中，共晶生长速度与温度、面积有直接联系，铝硅合金未变质前后结晶晶粒预测标准有两种，第一种即共晶温度，第二种即共晶反应时间，为了避免出现检测误差，兼顾两种预测标准是极为必要的。
铝镁合金镁含量小于0.5%时，误差相对较小；镁含量大于0.5%时，抗拉强度大大降低。
锶变质生产铝合金铸件的研制
熔点也 仅有 ７ ０℃ Ｈ ， 工 业 生 产 上都 得 到 了 应用 ． ０ ｊ在
在工 业 生 产 中 ， 常用 含 锶 ｌ ％的 Ａｌ ｒ 金 做 变质 ０ —Ｓ 合 剂， 其熔 化范 围在 ６ ４℃ －７ ０℃之 间 ， 于被 铝液 吸 ５ ７ 易 收， 回收率 可达 ７ ％ －８ ％ ， ０ ０ 且容易 保存 ． ｌ ０ Ｓ Ａ 一９ ％ ｒ 合 金 的 熔 点 甚 低 ， 在 空 气 中 容 易 氧 化 成 淡 灰 色 的 但
共 晶温度 约为 ５ ５ ， 加 或 降低 锶 量 皆引 起 Ａｌ ｒ ８℃ 增 ＿Ｓ
收 稿 日期 ：２０ —０ ０ ７ ６—２ ２
作 者 简 介 ：李
健 （９ ３一）男 ， 宁法 库人 ， 级 工 程 师 １５ ， 辽 高
维普资讯
第４ 期
２ ％－６ ％的 Ａ —Ｓ 合 金 ， 点 皆甚 高 ， 际 生 产 中 ０ ０ ｌ ｒ 熔 实
难 以应用 ．
表 １ 锶 的 一些 基 本 物 理 参 数 名称 密度
熔 点
承受 中等负荷 及气密 性要求 较高 的铸 件上 ．
由于合 金 中加 入 了硅 、 ， 成 ＭｇＳ 强 化 相 ， 镁 形 ２ｉ 淬 火时效过 程 中可起 强化 作 用 ， 当合 金 冷却 速 度 较慢 但 时， 硅则 以粗 大的或 针状 的晶体 分 布 在 固溶 体 的基体 上， 严重影 响 了合金 的机械性 能 ． 由于该合 金 目前选用
法及 效果 进 行 了有 关研 究 ， 并提 出 了影 响 变质 效 果 的 因素 ， 关 键 词 ：铝 一锶 变质 剂 ； 铝硅 合 金 ； 质 工 艺 变 中图 分 类 号 ：ＴＨ１２ ４ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ： ｌ７ —１０ （０ ７ ０ —０ ８ ０ ６ ３ ６ ３２ ０ ）４ ３８— ３
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件, 铝枝晶十分粗大, 还出现有细小棒状硅相, 显示 适当提高壁厚不均铸件的含锶量, 以保证厚大部位的
出变质效果明显减弱 (对比图4与图3)。与钠变质相比, 硅相得到充分变质。例如, 欲锶变质铝硅合金锭, 在含
《铸造》199719
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锶量大于01002% 时, 可保证锭中心的硅相得到充分变 质 (见图5)。砂型铸件, 冷却速度甚低, 其最佳含锶量 几乎比金属型铸件的含锶量高1倍 (见表2)。
证了M g2Si 强化基体的作用及铝基体的塑性得到充 分发挥, 从而提高了合金力学性能 (见图7b)。相反, 增 加或减少锶含量都使变质作用减弱 (见图3) , 热处理 后仍保留铸态细小针、 棒状硅相, 并且出现相当数量 尺寸较大的粒状硅相分布在粗大铝枝晶之间 (见图7a、 c) , 这样的显微组织必然引起合金力学性能的下降。这 与文献 〔14〕的结果完全吻合。当前, 不少厂家为保证 获得良好的变质效果, 往往过分加大锶含量, 必然导 致合金变脆。
三、 锶对铝硅合金力学性能的影响
锶量对亚共晶 ZL 101A 合金力学性能的影响存在 最佳含量范围, 见图6。
含锶量01006% 左右的 ZL 101A 合金, 经过545℃ 固溶处理和135℃时效处理之后, 其抗拉强度和伸长率 均最高。伸长率对锶量变化十分敏感, 变化幅度可达 60% , 而强度波动较小。最高力学性能的出现与显微组 织的变化相对应。铸态硅相呈细小纤维状, 分布在细小 铝枝晶周围; 热处理后, 硅相呈细小点状或球状, 保
表3 ZL 101A 合金力学性能与壁厚的关系
取样部位
Ρb (M Pa)
∆ (% )
壁厚10mm 处
225
1015
壁厚50mm 处
213
910
四、 铝硅合金锶变质工艺
11锶的吸收率 锶的吸收率与铝锶中间合金加入温度及是否含有 其它元素有关, 实际生产中常用的A l210% Sr 合金, 只 要加入温度合适、方法得当, 加入后经过10余分钟, 即 可获得稳定的吸收率。该合金由 A l2A l4Sr 共晶体和 A l4Sr 组成 (见图1) , 后者的熔点高达1025℃, 所以A l2 10% Sr 的熔化过程取决于A l4Sr 的熔化。温度越高, 合 金熔化的越快, 锶的吸收率也高, 如图8所示。但在高 温下铝液易氧化和吸气, 恶化了铝液质量。在实际生产
表1 锶的一些基本物理参数〔11, 12〕
密度 熔点 沸点 比热容 熔化热 热导率
晶体
(g cm 3) (℃) (℃) (J (kg ℃) ) (J g) (W (cm ℃) ) 结构
216 767 1384
01736
10416
01837
面心立方
图1 A l2Sr 二元相图〔10〕
锶与镁也可以组成共晶体, M g28915% Sr 共晶体 的熔点为420℃; 锶与硅组成的共晶体含硅12% , 熔点
90年代以来, 我国各地掀起“轮圈热”, 纷纷采用 锶变质 ZL 101A 合金生产摩托车、 汽车轮圈。据不完全 统计, 迄今全国已有200余家规模不等的铝轮圈制造厂, 年产量达300万只以上。为此, 几年来国内许多单位投入 很大力量, 研究锶变质铝硅合金生产工艺〔3～ 9〕。目前, 不 少生产厂家不断反映, 锶变质工艺不易掌握、锶吸收率 低、潜伏期长、铸件容易出现针孔, 甚至得不到变质充 分的铸件。作者从事锶变质铝硅合金研制工作多年, 发 现锶变质铝硅合金经常出现锶变质衰退, 对冷却速度较 敏感, 浇注过程中容易吸气。现对该合金变质工艺以及 相应的显微组织和性能变化做一分析。
由图3看到, 含锶量为01002% 时, 铝枝晶和硅相
图2 铸态 ZL 101A 合金显微组织 (未变质) 100×
开始细化, 但硅相仍呈短针棒状且有一些块状初生硅, 这种组织的试样断口晶粒粗大、 平整; 当锶量增至 01003% 时, 铝枝晶显著细化, 部分硅相已呈纤维状, 但仍有相当数量的细针棒状硅相; 锶含量达到01004% 的合金, 显微组织出现突变, 硅相皆呈纤维状, 铝枝 晶进一步细化, 可以认为01004% 为锶变质临界值。当 锶量升至01005%～ 01007% 时, 铝枝晶和硅相最细小, 分布均匀, 是最佳锶量范围, 此时, 合金呈淡灰色, 断 口呈凹凸不平丝绒状。锶量超过01009% 以后, 铝枝晶 又开始粗化, 并出现细棒状硅相, 此时, 断口晶粒粗 大, 即呈现出过变质现象。不少单位采用A l210% Sr 合 金 变质, 加入量高达1%～ 2% , 合金中锶含量当在 0107%～ 0115% , 早已超过最佳锶量范围 (见表2) , 此 时, 合金断口晶粒粗大、平整, 被误认为是变质不良, 其实是出现了过变质, 应当降低变质剂加入量。
《铸造》199719
也仅有700℃, 在工业生产上都得到了应用。 在工业生产中, 常用含锶10% 的A l2Sr 合金做变
质剂, 其熔化范围在654～ 770℃之间, 易于被铝液吸 收, 回收率可达70%～ 80% , 且容易保存。A l290% Sr 合金的熔点甚低, 但在空气中容易氧化成淡灰色的 SrO、SrO 与 Sr (O H ) 2混合粉末, 大大减弱了锶的变 质效果, 故多不采用范围内加入A l210% Sr 合金, 同时 除气、搅拌, 可以加快A l2Sr 合金的吸收, 大约10分钟
后, 锶的吸收率即可达到60%～ 70% , 保证获得变质 良好的铸件。
(a) 01003% Sr (b) 01006% Sr (c) 01010% Sr 图7 热处理态亚共晶 ZL 101A 合金金相组织 100× (热处理工艺: 545℃保温8h+ 135℃保温6h, 壁厚15mm )
近些年, 出现的A l260% Sr220%M g 合金, 也用来 做变质剂, 它易熔在铝液中, 吸收率高达90%〔13〕。A l2 16% Sr214% Si 合金也可做变质剂, 不过它的熔点高达 875℃, 不易被铝液熔化, 吸收率较低。
二、 锶对铝硅合金显微组织的影响
锶可以使A l2Si 合金充分变质, 其效果随锶、硅含 量及合金液的冷却速度而异。表2列出在不同冷却条件 (以不同铸型体现) 下、亚共晶和共晶铝硅合金的最佳 含锶量范围。
(a) 01002% Sr (b) 01003% Sr (c) 01004% Sr (d) 01006% Sr 图3 铸态亚共晶 ZL 101A 合金显微组织 (金属型, 壁厚15mm ) 100×
冷却速度是影响锶变质效果的重要因素。厚壁铸 锶变质效果对冷却速度敏感得多, 在实际生产中, 应
图8 锶吸收率与加入温度、 时间的关系〔2〕 用 A l210% Sr 合金变质; —作者工作, 加入温度710℃、 搅拌
在 A l210% Sr214% Si 合金中, 锶以A l2Si2Sr 的形 式出现, 熔化困难, 熔化速度仅为A l210% Sr 合金之 半。A l2Sr 合金中加入镁, 可以提高熔化速度〔13〕。
21锶变质衰退现象 迄今, 据国外资料介绍〔1〕, 锶为长效变质剂, 重熔 后仍可保持原有变质效果; 文献 〔2〕称锶变质剂为半 永久变质剂。近年来, 我国发表的研究工作对上述结果 提出了异议。有些单位反映, 锶变质作用只能延续3小 时左右〔4〕, 甚至更短〔15〕。变质作用衰退现象实质上是 变质元素氧化或蒸发的反映, 在保温期间 (或其它作 业期间) 变质元素含量减少到临界值以下, 即出现变 质衰退现象。
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图6 锶含量对热处理态 ZL 101A 铝硅合金力学性能的影响 ○—作者的工作 △—文献 〔2〕, 金属型
锶变质铝硅合金的塑性对冷却速度十分敏感, 而 强度对冷速不敏感, 这与显微组织变化情况是一致的。 表3给出不同壁厚 ZL 101A 合金的力学性能, 由表看 出, 壁厚由10mm 增加到50mm , 伸长率下降15% , 而 强度下降甚微。
1997年5月19日收到初稿; 1997年7月10日收到修改稿。
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A l2Sr 和 A l4Sr。A l2Sr 系中存在两个低熔点共晶组织, 其一为A lSr 与 Sr 组成的共晶体, 锶量为90% , 共晶温 度约为585℃, 增加或降低锶量皆引起A l2Sr 体系液相 线温度急剧升高; A l4Sr 与A l 组成另一组共晶体, 锶量 为312% , 共晶温度为654℃。其它含锶20%～ 60% 的 A l2Sr 合金, 熔点皆甚高, 实际生产中难以应用。
图4 铸态亚共晶 ZL 101A 合金显微组织 100× 金属型, 壁厚50mm , 01006% Sr
图5 铸态亚共晶 ZL 101A 合金锭显微组织 100× 锭重24kg, 试样取自锭中心部位, 01002% Sr
锶变质效果随合金含硅量而异。ZL 108共晶铝硅 合金的最佳含锶 量 应 达 到 01015%～ 01025%。但 在 ZL 101A 合金规定的硅量范围之内 (615%～ 715% ) , 未观察到锶变质效果的明显变化。过共晶铝硅合金经 锶变质处理后, 共晶硅呈细小纤维状, 但却使初生硅 相粗化〔2〕。
一、锶及锶铝合金的基本物理、化学 性能
锶为碱土族金属元素, 化学性质活泼, 在空气中 易与氧或水反应, 立即在其表面生成 SrO 和 Sr (O H ) 2 淡灰色粉末。表1给出了锶的一些冶金参数。
在铸造行业中, 锶用做铸铁和铝硅合金的变质剂。 在生产中, 大多数以A l2Sr 合金或A l2Sr2X 三元合金的 形式加入铝液中。图1为A l2Sr 二元相图〔10〕, 锶在铝中 溶解度甚微, 铝和锶组成三种金属间化合物, 即A lSr、
专题综述
锶变质铝硅合金的组织、 性能及其变质工艺
中国纺织大学 (上海 200051) 鲁薇华 王汝耀
【提要】讨论了锶变质铝硅合金显微组织、性能及其变质工艺特点。高锶含量的铝锶变质剂不易保 存、 不易吸收, 工业生产中应采用低锶量铝锶变质剂。最佳锶含量范围取决于合金的硅量及冷却速度, 此范围可使铝硅合金具有最佳的塑性和强度指标。含量过多, 出现过变质现象, 此时, 硅相和铝相粗大, 合金的塑性和韧性大幅度下降。锶在铝硅熔体中容易氧化, 氧化速度与合金成分和熔化工艺有关。锶含 量降至临界值以下, 失去变质能力。在实际生产条件下, 锶变质能力可以延续1～ 115小时。除气良好的 锶变质铝硅熔体, 在保温过程中不断吸气, 40～ 60分钟后, 氢气明显增多, 导致铸件针孔增加。