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熔體高溫速冷處理和P、稀土變質(zhì)對過共晶Al-Si-Cu-Mg合金的影響

過共晶Al-Si合金廣泛應(yīng)用于要求高強度/質(zhì)量比以及優(yōu)良耐腐蝕、耐磨、低熱膨脹系數(shù)的領(lǐng)域，特別是航空和汽車工業(yè)。Cu和Mg是常用的提高強度和改善其它性能的合金元素。但此合金組織中的粗大初晶Si和共晶Si可能成為早期裂紋的起始點并在拉應(yīng)力狀態(tài)下?lián)p壞。已經(jīng)證明，P可以細(xì)化初晶Si，稀土（RE）元素在細(xì)化初晶Si的同時對共晶Si進行變質(zhì)。熔體高溫速冷處理（MTRT）是熔體熱處理技術(shù)的一種，首先將熔體加熱到超過其液相線溫度250℃以上的溫度，保持一定時間后快速冷卻到澆注溫度進行澆注。迄今，MTRT技術(shù)與P、RE的共同作用尚未深入研究。因為電阻率是金屬的組織敏感特性，所以用比較容易檢測的宏觀物理特性電阻率來反映熔體組織的變化，目的是考察MTRT+P+RE對Al-18Si-1.5Cu-0.6Mg合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。

樣品經(jīng)過5種不同的處理：傳統(tǒng)鑄造工藝；0.035%P處理；0.8% RE處理；MTRT處理；MTRT+P+ RE處理。檢測各種試樣的顯微組織、硬度和拉伸強度，從而得到以下結(jié)果。

Al-18Si合金熔體的電阻隨溫度上升而線性增大，但在777℃～ 790℃、819～835℃、945～971℃處出現(xiàn)不連續(xù)的變化，表明熔體組織發(fā)生了變化；熔體高溫速冷處理能夠同時細(xì)化初晶Si和共晶Si，在初晶Si的數(shù)量和尺寸方面都與P處理幾乎相同，但共晶Si被細(xì)化成短桿狀或點狀，力學(xué)性能也得到很大改善；MTRT+P+RE處理能將初晶Si從近100μm細(xì)化到＜10μm，共晶Si從粗大針狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎虠U狀或粒狀，與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，合金的拉伸強度和硬度分別提高55.14% 和70%。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第10期

作者：Q. L. Wang et al

編譯：張英才