PDF《过热温度和时间对 Al-21%Si 合金凝固组织的影响》

20 min 后, 合金凝固组织中初晶硅的尺寸比初始铸态 组织中初晶硅大.但是, 随着过热重熔温度的升高, 合金组织中块状初晶硅的颗粒尺寸逐渐减小, 棱角逐 渐变圆钝.Al- 21% Si 合金在

900 ℃ 重熔保温

20 min 后, 凝固组织中初晶硅的尺寸比初始铸态组织中初晶 硅明显减小. 图2Al- 21% Si 在不同温度下保温

20 min 后的凝固组织 Fig.

2 Solidification microstructure of as-cast Al- 21% Si alloy re-melted at different temperatures for

20 min ( a)

750 ℃ ;

( b)

850 ℃ ;

( c)

900 ℃

4 3 第4期文滔等: 过热温度和时间对 Al- 21% Si 合金凝固组织的影响 由于 Al- 21% Si 合金熔炼温度不是很高, 且保温 时间较短, 初晶硅未得以完全溶解, 合金液中存在未 熔的初晶硅核心, 加之石英管和水的导热系数均远远 小于铁的导热系数 [14- 15] , 故石 英管水冷试样的冷却 速度远比铁模的慢, 导致在

750 ~

850 ℃ 范围内, 实验 所得的合金凝固组织中初晶硅的尺寸比初始铸态组 织中的初晶硅大.当Al- 21% Si 合金在

900 ℃ 重熔保 温20 min 时, 由于初晶硅溶解比较充分, 合金液中未 熔的初晶硅核心非常小, 凝固时来不及充分长大, 因 此凝固组织中初晶硅的尺寸比初始铸态合金组织中 的更细小.由于铁模冷却速度较快, 合金液中的 Si 原子来不及向初晶硅聚集长大, 所以合金液中的 Si 含量比较高, 导致凝固组织中的共晶硅比较粗大.而 采用石英管水冷却时 Al- 21% Si 合金液的冷却速度比 较慢, 合金液中的硅原子有足够的时间扩散到正在长 大的初晶硅上, 使得合金液中的 Si 含量降低, 导致凝 固组织中的共晶硅变得更加细小. 2.

2 过热时间对 Al- 21%Si 合金组织的影响 图3为初始铸态 Al- 21% Si 合金在

750 ℃ 温度 重熔后分别保温

20、

80 和120 min 后的合金凝固组 织.从图

3 可以看出, 在750 ℃ 过热重熔温度下, 随着保温时间的延长, 初晶硅和共晶硅的形态和尺 寸变 化较小, 初晶硅颗粒的平均尺寸都维持在42 μm左右.但是 与初始铸态组织相比, 初晶硅的平均尺寸增大了 50% 左右, 针状共晶硅则略为细小 且分布更均匀. 图3Al- 21% Si 在750 ℃ 下保温不同时间后的凝固组织 Fig.

3 Solidification microstructure of as-cast Al- 21% Si alloy re-melted at

750 ℃ for different holding time ( a)

20 min;

( b)

80 min;

( c)

120 min 初晶硅是一个高温稳定相, 由于其组织遗传性的 影响, 在过热度只有近

50 ℃ 的温度(

750 ℃ ) 过热重 熔时, 由于初晶硅的溶解速度很慢, 因此随着保温时 间的延长, 合金熔液中初晶硅的颗粒尺寸变化较小. 在相对较慢的石英管水冷条件下, 合金液中的 Si 原 子向未熔的初晶硅充分沉淀析出, 使其颗粒尺寸反而 增大.由于合金液中的硅含量降低的缘故, 使合金重 熔后共晶硅比初始铸态组织中的共晶硅稍有细化. 2.

3 过热温度和保温时间对合金中初晶硅的影响 图4为Al- 21% Si 合金在

750 ~

900 ℃ 范围内保 温时, 初晶硅颗粒平均尺寸与保温时间的关系曲线. 由图

4 可见, 在750 ~

900 ℃ 范围内保温不同的时间 后, 初晶硅的颗粒尺寸基本在

25 ~

43 μm 范围内波 动.在

800、

850 和900 ℃ 分别保温

120、

100 和60 min 时, 合金组织中出现了不同生长程度的五瓣星形初晶 硅( 如图 5) , 导致初晶硅尺寸不同幅度急剧增大.为 了以示区别, 本文将不同生长程度的五瓣星形初晶硅 分为粗大态、 中间态和初始态