關(guān)于ZS24過共晶鋁硅合金變質(zhì)劑的探究

摘 要：為了更好的進(jìn)行ZS24合金的分析，我們要進(jìn)行單質(zhì)Sr、P及其稀土，這三個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)系聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)一種復(fù)合式的變質(zhì)劑的應(yīng)用。我們可以通過對(duì)該復(fù)合變質(zhì)劑的應(yīng)用，進(jìn)行ZS24合金的編制，得到其共晶硅相，該物體呈現(xiàn)蠕球桿狀，并且該變質(zhì)劑的應(yīng)用下，得到的變質(zhì)效果是明顯的好于普通的高效復(fù)合變質(zhì)劑的，通過對(duì)Sr、稀土及其P等三個(gè)要素的復(fù)合，可以滿足日常良好的變質(zhì)劑的應(yīng)用。通過研究P、稀土、Sr的單一變質(zhì)和三者之間的復(fù)合變質(zhì)，得到了一種變質(zhì)效果良好的P-RE-Sr三元復(fù)合變質(zhì)劑。利用該復(fù)合變質(zhì)劑變質(zhì)ZS24合金，得到的初晶硅尺寸僅10～15μm，且初晶硅明顯呈鈍角化和團(tuán)球化特征，同時(shí)得到尺寸細(xì)小的共晶硅相，大部分呈蠕球桿狀，好于高效磷復(fù)合變質(zhì)劑（PM）變質(zhì)的短桿狀共晶硅。

關(guān)鍵詞：ZS24過共晶鋁硅合金：存在問題：管理優(yōu)化

1 關(guān)于ZS24合金元素選擇方案及其準(zhǔn)備工作的探究

為了更好的進(jìn)行變質(zhì)元素的應(yīng)用效果的分析，該文就ZS2變質(zhì)劑進(jìn)行應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的有效研制，該變質(zhì)劑具備良好的應(yīng)用性能，通過對(duì)該應(yīng)用模式的探究，可以進(jìn)行各個(gè)變質(zhì)元素之間相互關(guān)系的探討，進(jìn)而優(yōu)化其變質(zhì)效果，確保共晶硅及其初晶硅的細(xì)化，實(shí)現(xiàn)其變質(zhì)劑的有效應(yīng)用。該變質(zhì)劑具備良好的應(yīng)用效益，在實(shí)踐過程中，我們要就其搭配問題及其加入量問題展開研究，實(shí)現(xiàn)其合金的綜合性能的提升，這是我們研究該變質(zhì)劑的一個(gè)應(yīng)用特點(diǎn)，就是實(shí)現(xiàn)合金性能的性能最大化，當(dāng)然，這需要我們展開變質(zhì)劑搭配量及其加入量的探討。通過對(duì)過共晶Al-Si合金文獻(xiàn)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含硅量為22～25%左右時(shí)，合金凝固時(shí)具有最小的凝固收縮率，曲線擬合估計(jì)值約為23.6%，當(dāng)含Si量超過23.6%時(shí)，試樣凝固收縮率從正值開始變?yōu)樨?fù)值，即從凝固收縮轉(zhuǎn)變?yōu)槟膛蛎洝Ｇ椅墨I(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)：Al-Si合金的磨損率隨著硅含量的增加先下降后升高，未變質(zhì)的鋁硅合金磨損率最低點(diǎn)在硅含量為21%左右，而變質(zhì)過的鋁硅合金最低點(diǎn)在25%左右。綜合上述研究成果，本試驗(yàn)將過共晶鋁硅合金的含硅量定為22～26%。

在該實(shí)驗(yàn)探索過程中我們運(yùn)用了以下的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，分別是坩堝、干過電阻爐、井式回火爐等。在試驗(yàn)應(yīng)用過程中，我們所采用試驗(yàn)原材料為：SiSi-1、AlCu50等。

2 ZS24合金變質(zhì)處理試驗(yàn)體系的優(yōu)化

2.1 為了更好的進(jìn)行變質(zhì)處理溫度的控制，我們需要遵循相關(guān)的原則，從而滿足試驗(yàn)實(shí)踐的需要。比如最大效果的體現(xiàn)試驗(yàn)的變質(zhì)效果，通過對(duì)變質(zhì)處理溫度的控制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的變質(zhì)效果的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約，這樣可以避免其溫度過高，而導(dǎo)致的熔體氧化程度的增強(qiáng)，以此實(shí)現(xiàn)熔體的變質(zhì)細(xì)化劑的吸收，控制其溫度，這是熔體及其變質(zhì)劑發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)重要應(yīng)用條件。在溫度控制過程中，我們也要確保相關(guān)操作的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一系列的細(xì)化劑試驗(yàn)方案的應(yīng)用，目前來說，該文所提到的這種變質(zhì)劑的應(yīng)用范圍是比較廣泛的，在國際上的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，一般公認(rèn)初晶硅變質(zhì)元素為P元素，加入量為合金總重的0.08～0.1%左右為宜，本試驗(yàn)采用Al-P3.5中間合金，由此推算中間合金添加量為2.0～3.0%；共晶硅變質(zhì)元素選擇RE和Sr，各自的適宜加入量為0.8～1.2%和0.02～0.06%，同樣換算得到Al-RE10中間合金添加量為8～12%，Al-Sr8中間合金添加量為0.25～0.75%；為了結(jié)果對(duì)比的客觀性，試驗(yàn)選擇山東大學(xué)研制的PM磷高效復(fù)合變質(zhì)劑作為參考，來考察本試驗(yàn)所采用變質(zhì)劑的變質(zhì)效果。

在試驗(yàn)應(yīng)用過程中，通過對(duì)合金變質(zhì)處理模式的應(yīng)用，確保其各個(gè)變質(zhì)元素的復(fù)合應(yīng)用下的，其共晶硅的形態(tài)、尺寸及其分布的變化，從而進(jìn)行各個(gè)變質(zhì)元素與共晶硅尺寸、形態(tài)及其分布關(guān)系的剖析。我們可以得知，沒有進(jìn)行變質(zhì)的初晶硅尺寸大約在100微米之內(nèi)，不是均勻分布的，并且其棱角的弧度非常的明顯，共晶硅的數(shù)量是比較多的，并且相互連接在一起，呈現(xiàn)針狀比較復(fù)雜。通過對(duì)α-Al基體的切割，可以利用中間合金，進(jìn)行P的變質(zhì)，就可以確保初晶硅尺寸的控制，并且優(yōu)化其棱角。共晶硅尺寸雖有所減小，分布也趨于彌散，但是仍然以針狀或長條狀嵌在α-Al基體中；因此P作為初晶硅細(xì)化元素，并不能有效改善鋁硅合金的共晶硅形態(tài)，必須輔以其它共晶硅變質(zhì)元素進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。RE變質(zhì)后可以細(xì)化初晶硅，但其邊角鈍化作用，部分初晶硅邊緣仍有棱角，對(duì)合金性能不利，因此單一RE變質(zhì)也難以滿足過共晶鋁硅合金的變質(zhì)要求。

2.2 在試驗(yàn)過程中，我們需要明確好以下幾個(gè)問題，Sr元素是不能針對(duì)初晶硅進(jìn)行單獨(dú)細(xì)化變質(zhì)的，這就影響了塊狀初晶硅向粗大魚骨狀的轉(zhuǎn)變，因此，我們要進(jìn)行不同元素的復(fù)合式的變質(zhì)，因?yàn)闊o論是Sr單質(zhì)，還是P單質(zhì)無法進(jìn)行單一的PM磷復(fù)合變質(zhì)效果的呈現(xiàn)。這三個(gè)變質(zhì)元素自身具備不同的編制應(yīng)用特點(diǎn)。可以通過這三個(gè)要素之間的復(fù)合式編制，來進(jìn)行性能更加良好的復(fù)合變質(zhì)劑的形成。通過對(duì)復(fù)合變質(zhì)與合金組織的聯(lián)系，可以進(jìn)行多個(gè)要素之間的復(fù)合變質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)共晶鋁硅合金的有效變質(zhì)，以滿足現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)的目的。對(duì)比單一變質(zhì)金相照片，可以很明顯看出，通過元素的復(fù)合，可以大大改善變質(zhì)效果，同時(shí)細(xì)化初晶硅和共晶硅。但是，并非所有元素的復(fù)合都可以得到理想的雙重變質(zhì)效果，不同元素復(fù)合變質(zhì)的效果存在較大差異。表現(xiàn)在：P-RE復(fù)合變質(zhì)可以同時(shí)變質(zhì)細(xì)化初晶硅和共晶硅，大部分初晶硅尺寸低至20～25μm以下，只有少量在40μm左右；共晶硅變質(zhì)效果很好，呈短桿或近似蠕球狀，基本彌散分布；與PM磷復(fù)合變質(zhì)劑相比較，除了其初晶硅尺寸稍大，可基本滿足變質(zhì)細(xì)化要求。

通過對(duì)Sr、P這兩種元素的復(fù)合變質(zhì)，可以進(jìn)行共晶硅變質(zhì)效果的呈現(xiàn)，當(dāng)然了，僅僅進(jìn)行單個(gè)元素的變質(zhì)未免會(huì)影響其應(yīng)用效果，因此我們要進(jìn)行不同元素的復(fù)合變質(zhì)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)其初晶硅效果的提升，實(shí)現(xiàn)其初晶硅尺寸的有效控制。在初晶硅的形態(tài)變化過程中，其鈍角化塊狀的形狀會(huì)進(jìn)行尖棱塊狀的改變，這種模式嚴(yán)重割裂了鋁基體，不利于合金自身性能的提升應(yīng)用，這對(duì)于初晶硅形貌的影響是非常大的，受到RE與初晶硅的微變質(zhì)作用的影響，復(fù)合變質(zhì)下的魚骨狀初晶硅已經(jīng)步入Sr變質(zhì)前那么粗大，可能也會(huì)影響到魚骨的解體，通過對(duì)RE的應(yīng)用，可以進(jìn)行Sr與初晶硅相互作用的降低。P、RE、Sr三元復(fù)合變質(zhì)得到了優(yōu)于P、RE二元復(fù)合變質(zhì)的結(jié)果，得到的初晶硅尺寸僅10～15μm，不僅好于P、RE二元變質(zhì)20～25μm的結(jié)果，也優(yōu)于PM磷復(fù)合變質(zhì)劑的變質(zhì)效果；更可取的是，鋁硅合金的共晶硅不僅尺寸細(xì)小，而且已大部分呈蠕球桿狀，同樣好于PM變質(zhì)的短桿狀共晶硅。通過以上試驗(yàn)，分析得到變質(zhì)性能良好的P-RE-Sr三元復(fù)合變質(zhì)劑，即采用BZ08配方效果最佳，重復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果也證明了本試驗(yàn)得到的三元變質(zhì)劑確實(shí)具有良好的變質(zhì)效果。

3 結(jié)束語

通過對(duì)ZS24過共晶鋁硅合金變質(zhì)劑的分析，可以進(jìn)行這三個(gè)元素之間的復(fù)合作用的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)初晶硅變質(zhì)效果的深入剖析，從而滿足現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)工作的需要，保證該環(huán)節(jié)的質(zhì)量及其效率。

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