锑变质共晶硅的异质形核.docVIP

特种铸造及有色合金SPECIAL CASTING NONEFRROUS ALLOYS2000　No.1　P.13-15 锑变质共晶硅的异质形核 　亓效刚　陈俊华　江旭彪 摘　要：采用金相和扫描电镜分析研究了锑、镁在铝硅合金中的存在形式和变质机制。结果表明，锑、镁在铝硅合金熔体中主要以Mg3Sb2的形式存在，在凝固过程中，Mg3Sb2作为共晶硅的异质核心，促进共晶硅相的形核，从而达到了变质的目的。关键词：铝硅合金　锑　镁　共晶硅　异质形核分类号：TG146.1+8,TG146.2+2，TG292　文献标识码：A文章编号：1001-2249(2000)01-00013-03 Heterogeneous Nucleation of Eutectic Silicon Modified with Sb Qi Xiaogang　Chen Junhua　Jiang Xubiao(Shandong University of Technology) Abstract：Modification mechanism and existing form of Sb and Mg in Al-Si alloy were studied by using optical microscope and scanning electron microscope.The results showed that Sb and Mg exist as the form of Mg3Sb2.Mg3Sb2 as heterogeneous nucleation of eutectic silicon promotes nucleation of eutectic silicon and hence realize the modification aim during solidification process.Key Words：Al-Si Alloy，Sb，Mg，Eutectic Silicon，Heterogeneous Nucleation▲ 　　铸造铝硅合金具有良好的力学性能和优良的铸造性能，其重要原因之一就是成功地进行了变质处理。铝硅合金变质的研究中，共晶硅相形核生长的研究是极为重要的课题。近年来，实际生产中有用Al-Sr中间合金替代钠盐变质剂的趋势。但是，在对铝合金伸长率要求较高的汽车、摩托车铝合金轮毂制造中，锶变质由于易吸气以及与C2Cl6等精炼剂发生反应、容易产生表面缺陷等，因而在该领域并不是最理想的变质剂。锑变质的铝硅合金热处理以后的抗拉强度和伸长率等力学性能都优于锶变质的合金［1］。锑变质已有相当多的研究，其变质机理见解不一，但有一个共同点是，对变质过程中锑对共晶硅直接作用的研究缺少有说服力的根据。文献［2］在对锑变质剂的研究中发现，元素镁对锑的变质效果存在激化作用，并用试验证明了这种激化作用对铝硅合金的力学性能具有明显的促进作用。为进一步探讨锑的变质机理，以及镁对锑变质的激化作用机制，本文用现代测试技术对锑及锑镁变质的铝硅合金的共晶硅相进行了探讨。 1　试验材料和试验方法 　　试验以ZL102合金为研究对象。用纯锑和纯镁对铝硅合金进行变质处理。为了获得便于比较的变质组织，合金在7.5 kW的坩埚电阻炉中熔炼，合金液不经过任何处理，试验在薄壁金属型中凝固，冷却速度相当于工业生产金属型的冷却速度。变质温度为710 ℃左右。抗拉试样分别为铸态和T6处理。在WE-10型万能试验机上进行拉伸试验，拉伸速度为2 mm／min；在NEDPHOT-21金相显微镜和X-650扫描电镜上观察硅相的形貌，加速电压为25 kV；同时利用JXCA-733电子探针对锑、镁在硅相中的分布进行分析。 2　试验结果 2.1　合金的显微组织　　图1为在光学显微镜下的共晶铝硅合金金相组织。由图1可见，未变质合金的硅相呈板条状，比较粗大；锑变质的合金硅相明显变细；而加镁的锑变质合金的硅相则变为短杆状。锑镁变质的组织已经非常接近典型的变质组织。从显微组织上看，镁对锑变质起了促进作用。 图1　ZL104合金的光学显微组织 ×100Fig.1　Microstructure of ZL104 alloy ×100 2.2　力学性能　　由表1可知，锑镁变质的合金与锑变质的合金相比，虽然伸长率不如锑变质合金，但在综合性能上却达到了最高值。 表1　锑镁变质合金不同处理状态的力学性能Table 1　Mechanical properties of eutectic Al-Si alloymodified by Sb and Mg in different treatment states 合金类型 铸态 T6处理 σb/MPa δ/% HB σb/M