稀土對A356晶粒細化新機制的研究.pdf

1、半固態(tài)成形(SSM)是一種優(yōu)于傳統固態(tài)金屬成形和液態(tài)金屬成形的近終成形技術,具有許多獨特的優(yōu)點,如近(凈)終成形、產品高質量和高性能以及工藝節(jié)能等,是21世紀最有前途的金屬材料加工技術之一。半固態(tài)金屬加工工藝的工藝特征是由材料的微觀結構來決定的;半固態(tài)成形技術的關鍵是制備非枝晶結構的半固態(tài)金屬材料,要求其微觀組織為細小、均勻、呈近球狀的非枝晶組織。亞共晶鋁硅合金中初生α-Al相和共晶硅相的尺寸和形貌決定了半固態(tài)成形零部件的最終性能。晶粒

2、細化法是一種很有發(fā)展前途的半固態(tài)金屬成形新技術,而該工藝的技術關鍵是選擇合適的晶粒細化劑。
　　本文選擇了有顯著改善鋁合金的金相組織、細化晶粒、去除鋁合金中氣體和有害雜質、減少鋁合金的裂紋源等作用的稀土作為細化劑,通過金相顯微鏡、定量金相分析、X射線衍射、掃描電鏡等分析手段研究了稀土對廣泛應用于半固態(tài)成形的A356鋁合金的細化作用的新機制。在此基礎上,綜合化學細化法與熔體溫度處理工藝制備了A356半固態(tài)漿料,通過正交試驗手段全面分

3、析這兩種工藝對A356鋁合金半固態(tài)組織形貌的影響,并初步得出稀土添加量,保溫處理溫度、時間與半固態(tài)顯微組織參數之間的較佳匹配。研究結果表明:
　　稀土鑭和鈰對A356合金的初生相α-Al均有細化作用,同時對共晶硅也有變質作用。且稀土鈰的細化效果比鑭的細化效果好。其中可總結出稀土的細化機理為:稀土與鋁發(fā)生共晶反應后生成了α-Al和鋁稀土化合物。其中,先析出的α-Al可作為鋁硅共晶反應α-Al的形核核心,而與α-Al有共格或半共格關系

4、的稀土化合物可作為α-Al異質核心,起到細化的作用,與α-Al沒有共格關系的鋁稀土化合物固溶在晶界,阻礙晶粒的長大,從而起到細化晶粒的作用。
　　通過正交試驗并結合金相組織定性和定量分析研究了化學細化、半固態(tài)等溫處理等過程的細化劑添加量、半固態(tài)等溫處理溫度和半固態(tài)等溫處理時間等工藝參數對半固態(tài)組織演變的影響。研究結果表明:稀土加入量是A356初生相α-Al大小和圓整程度的主要影響因素;次要因素是保溫溫度,最后是保溫時間。試驗的最佳