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La、RE、Sc变质工艺对A356铝合金组织和性能的影响研究

作　者: 张苏
导　师: 易健宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料工程
关键词: A356合金变质剂(La、RE、Sc) 共晶硅 α(Al)相变质效果
分类号: TG292
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文对La、RE、Sc的变质潜伏期进行了探索,借助金相显微镜、EDS能谱分析仪、万能拉伸机、洛氏硬度计、电导率测试仪等手段重点研究了La、RE、Sc变质下不同工艺参数对A356合金力学性能和显微组织的影响,并探讨了其作用机理,从不同角度分析、比较了La、RE、Sc的变质效果。搅拌能有效缩短合金的熔炼周期,促进中间合金的快速溶解和扩散,使合金成分更加均匀。La变质中,经搅拌后合金强度和延伸率分别提高了14.73%和253.8%；RE变质中,经过搅拌后强度和延伸率分别提高11.41%和58.3%；Sc变质中,经过搅拌后强度和延伸率分别提高15.37%和33.3%。金相组织观察,发现经过搅拌后变质剂原子能在短时间内发挥变质作用,合金组织中的共晶硅变质由粗大的片状变为小块状和短棒状,α(A1)相枝晶细化,但搅拌时间不宜过长,当超过最佳搅拌时间,合金性能和组织变差。熔体经过搅拌后需要一定的静置时间,利于变质原子的扩散、吸附,促使变质剂发挥良好的变质效果。La变质中,经过静置后合金强度和延伸率分别提高了27.34%和2.63%；RE变质中,经过静置后合金强度和延伸率分别提高了13.24%和16.6%;Sc变质中,经过静置后强度和延伸率分别提高了15.8%和52.38%。从显微组织中可以看到,在静置保温后,共晶硅和α(A1)相细化明显,合金组织变得更加均匀、致密。但静置时间过长会导致组织偏析,变质剂原子团聚,变质效果变差。每种变质剂都有一个变质“有效量”,试验中发现当La的添加量在有效量附近时,可使合金的强度和延伸率相比未变质时提高44.09%和290%；RE使合金的强度和延伸率相比变质前提高24.9%和40%；Sc的变质最明显,使合金的强度和延伸率相比变质前提高106.9%和450%。金相分析表明：加入合适量的La、RE和Sc后,组织中粗大的层片状共晶硅逐渐变质为颗粒状或蠕点状,且弥散、均匀地分布在α(A1)相的晶界处；大部分α(A1)相也细化为球状晶,树枝晶减少。但添加量并非越多越好,当La和RE的添加量在0.5%左右时,组织中开始出现粗大的块状和长条状化合物,严重影响合金的组织和性能,经能谱分析后发现该化合物的主要成分为La、Ce、 Si、Al等,为富镧和富铈化合物。综合比较La、RE、Sc对合金强度、延伸率、硬度和电导率的影响后,认为试验条件下Sc是最佳的变质剂,但考虑到Sc价格昂贵,目前主要用于航空航天、兵器工业等领域,在金属铸造工业中也仅用于实验研究,而La价格相对较低,同时能起到良好的变质效果,因此工业生产中可选La作为A356合金的变质剂。相信随着社会经济的发展、Sc制备工艺的不断改进,Sc将广泛应用于A1-Si铸造合金的变质研究和生产。

La、RE、Sc变质工艺对A356铝合金组织和性能的影响研究

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