AlP在Al-Si熔體中的行為及P吸收率研究.pdf

1、近共晶和過共晶A1-Si合金由于具有良好的鑄造性能、力學(xué)性能、耐蝕性能和低的熱膨脹系數(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于Al-Si合會(huì)，采用磷變質(zhì)處理可以提高其高溫強(qiáng)度、耐磨性、機(jī)械加工性能以及降低熱膨脹系數(shù)。目前磷變質(zhì)處理主要采用Al-P系中間合金，其組織中存在預(yù)先生成的AlP化合物。由以前的研究得知，AlP被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的化合物，如果在中間合金中已經(jīng)存在，則加入熔體中以后會(huì)迅速彌散，并直接作為初晶Si的形核襯底。但是試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)情況并非

2、完全如此，因此對(duì)此方面進(jìn)行了進(jìn)一步地研究。
　　 本文利用高倍視頻金相顯微鏡(HSVM)、電子探針顯微分析儀(EPMA)、場(chǎng)發(fā)射(FESEM)和X射線衍射儀(XRD)等測(cè)試手段研究了AlP在Al-Si熔體中的行為。研究發(fā)現(xiàn)，熔體溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度對(duì)AlP的尺寸和形貌有顯著影響。在其他參數(shù)一定時(shí)，低溫下AlP為小塊狀，隨溫度升高AlP逐漸長(zhǎng)成粗大板片。保溫時(shí)間延長(zhǎng)和冷卻速度減小都會(huì)使得AlP尺寸增大。這些可以說明AlP在熔體

3、中發(fā)生了溶解、析出和長(zhǎng)大的過程。而且，粗大板片狀的AlP加入到熔體中可以在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)樾K狀，這表明AlP在熔體中還發(fā)生了破碎。因此，AlP在Al-Si熔體中存在著破碎、溶解、析出和長(zhǎng)大的過程。
　　 通常，評(píng)價(jià)含P中間合金對(duì)Al-Si合金的變質(zhì)作用是依靠觀察其變質(zhì)效果，這難以保證結(jié)果的客觀性。因此本文選用了P吸收率來評(píng)價(jià)中間合金的使用效率，進(jìn)而滿足中間合金的用戶在使用含磷中間合金時(shí)對(duì)磷含量或者P吸收率提出的某些具體要求。

4、>　　 本文利用光電直讀光譜儀測(cè)定試樣中的P元素含量，從而計(jì)算出P吸收率。研究發(fā)現(xiàn)，P吸收率除與含磷中間合金有關(guān)外，還受許多工藝參數(shù)的影響。
　　 研究了變質(zhì)試驗(yàn)工藝參數(shù)對(duì)P吸收率的影響。發(fā)現(xiàn)P吸收率會(huì)隨溫度、保溫時(shí)間、加入量等工藝參數(shù)的變化而呈現(xiàn)出一定規(guī)律性。溫度升高時(shí)，P吸收率增大，這間接驗(yàn)證了AlP在鋁熔體中的溶解行為；隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，P吸收率逐漸增大并趨于穩(wěn)定，最后會(huì)由于燒損等因素而緩慢降低；增大加入量時(shí)，雖然P吸

5、收量提高，但吸收率卻降低。
　　 研究了Al-P中間合金的組織形態(tài)對(duì)P吸收率的影響。將中間合金在不同溫度下重熔，高溫下制備的含有板片狀A(yù)lP的中間合金的P吸收率比較低溫度下制備的含有小塊狀A(yù)lP的中間合會(huì)的P吸收率要高；將Al-P中間合金進(jìn)行熱擠壓后AlP變?yōu)槌叽缂?xì)小分布均勻的顆粒，P吸收率也有明顯提高。
　　 研究了外來粒子對(duì)P吸收率的影響，在使用Al-P中間合會(huì)進(jìn)行變質(zhì)時(shí)分別加入其它幾種中間合金(Al-Ti-B、Al

6、-Ti-C-B、Al-Ti-B-C)，由于這些中間合金中含有的粒子能夠?qū)lP起到固定作用，使得P吸收率顯著提高。
　　 研究了Al-P中間合金成分發(fā)生變化時(shí)P吸收率的變化。Al-Si-P中間合金的P吸收率與Si含量有關(guān)，發(fā)現(xiàn)隨Si含量提高而增大，在共晶成分附近達(dá)到最大值，然后逐漸下降；自身含有TiB2/TiC粒子的Al-Si-P中間合金的P吸收率要比單純的Al一Si-P中間合金的P吸收率要高；制備的Al-Zr-P中間合金起到了