半固態(tài)法制備鋁硅復合材料

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1、封面頁頁碼：T-745半固態(tài)金屬加工制作原位的Si/Al復合材料翻譯原文作者H.Wang工程與測繪學院，南昆士蘭大學，圖沃柏，QLD4350，澳大利亞作者：H.Wang，工程和測繪學院，南昆士蘭大學，圖沃柏QLD4350;澳大利亞;電話：+61-7-46312549傳真：+61-7-46312526電郵:wangh@usq.edu.au關鍵詞：鋁-硅合金;過共晶鋁合金;原位鋁基復合;半固態(tài)金屬加工;ALP細化。半固態(tài)金屬加工制作原位的Si/Al復合材料H.Wang工程與測繪學院，南昆士蘭大學，圖沃柏，QLD4350，澳大利亞過共晶鋁硅合金，可被視為與初生硅為增

2、強相的原位復合材料。在本文中，我們使用半固態(tài)金屬加工技術生產這種原位的Si/Al復合材料。過共晶Al-Si合金，AlSi17Cu5Mg0.55，被熔鑄成永久?？刂颇虠l件。在復合材料，觀察初生Si顆粒共存與初生α-Al粒子均勻分散在Al-Si共晶的矩陣。硅粒子的結構可以控制由ALP細化和熱細化，并可以通過控制半固態(tài)部分重熔的α-Al粒子。關鍵詞：鋁-硅合金;過共晶鋁合金;原位鋁基復合;半固態(tài)金屬加工;ALP細化。引言過共晶Al-Si合金可視為自然初生硅基質金屬原位復合材料作為增強相。他們結合起來，如良好的延展性，良好的導熱和導電性，高韌性等性能得益于其金屬基體

3、，同時兼有硅增強相的屬性，如高耐磨性，高的屈服強度和較低的熱膨脹。材料在汽車上的應用吸引了越來越多的興趣，尤其是在嚴重磨損部件，如活塞，缸體，泵體和壓縮機[1,2]。然而，其使用一直得到了鍛煉，特別是一些困難，他們的高潛熱和由此產生的凝固時間長，導致模具磨損，難以控制的大小和初生Si相[3]分布。在過共晶Al-Si合金，硅晶體，一旦核，可以成長為一個大型和不規(guī)則的大小。在處理金屬基復合材料時半固態(tài)金屬加工是個很有有吸引力的方式，增強相在半固態(tài)原料生產可預先控制。在隨后的半固態(tài)鑄造工藝，鋁基重熔而硅粒子保持穩(wěn)固，因此保留在最后半固態(tài)鑄件初始Si結構[4,5]。此

4、外，采用半固態(tài)鑄造，澆注溫度和熱含量非常減少，從而導致減少模具磨損和總收縮。關于已使用電磁攪拌,機械攪拌[6]和超聲波治療[7]技術來生產初生硅粒子細小的的過共晶鋁硅合金的報道[2]。本文提出了在原位的Si/Al復合材料半固態(tài)金屬加工生產的結果。實驗本次實驗準備使用商業(yè)純度較高的的鋁，硅，鎂和銅過共晶鋁硅合金,它的正常成份是AlSi17Cu5Mg0.65。將該材料合理放置在感應爐里。熔體被提高到750°C，然后以氬氣為10分鐘通過石墨槍冒泡脫氣。磷化鋁用于細化初生硅相使其在P75ppm的水平，通過增加中間合金棒ALCUP。ALCUP是準備的中間合金有效成分為磷

5、化鋁。將熔體不包含磷化鋁投入專為快速加熱及萃取而設計的鋼模具。第一個模具是直徑50mm,深70mm的圓柱形空腔，以獲得較低的冷卻速度,另一個模具是直徑20mm深200mm的圓柱形空腔具有較高的冷卻速度。澆注溫度為770℃，模具溫度為200°C。這是在熔融鹽浴中進行半固態(tài)重熔的鑄件切取的圓柱樣品(直徑20mm,高度10mm)的截面圖。鹽浴具有良好的熱接觸可以實現(xiàn)快速加熱（約15°C/S）。樣品在等溫半固態(tài)相區(qū)進行保持570°C,保溫10min，然后在冰水中淬火以檢查其微觀結構。金相樣品的制備采用了0.05微米的膠體二氧化硅的最后拋光階段的一個標準程序。使用光學顯

6、微鏡的樣品的微觀結構進行了審查。請鍵入文字或網站地址，或者上傳文檔。試驗結果鑄態(tài)組織圖1所示為鑄態(tài)組織和沒有磷化鋁細化的材料，并在兩個不同尺寸的模具，它是指兩個不同的冷卻速率凝固。該組織由初生Si顆粒，主樹突狀的α-Al粒子和Al-Si共晶的。從相圖是沒有預料到的初生Si和初生α-Al相共存。特殊設計的模具，在凝固過程中具有很高的吸熱能力從而避免了“爆炸式”增長的硅相[3]。磷化鋁是非常有效的細化初生Si相。如果沒有的磷化鋁細化，約100微米的硅粒子的大小和分布并不均勻（圖1a和b）。硅粒子的大小，后磷化鋁此外，顯著降低到約40-50微米非常均勻分布（圖1c）

7、。高冷卻率進一步降低到20微米的顆粒大小。組織中的α-Al顆粒，磷化鋁的影響有點不太顯著。無論是否含有樣品是否添加了磷化鋁α-Al粒子區(qū)別不大。目前還不清楚這是否反映了在初級鋁的組成部分，減少或僅僅是一個明顯的共晶硅在高的冷卻速度存在不同的生長特性造成的影響，也導致出現(xiàn)一個略小的鋁樹突。結合磷化鋁細化，當具有較高的冷卻速度時，硅粒子平均粒徑小于20微米，被均勻地分散在鋁基中，得到非常精細和均勻的復合材料結構如圖1d所示。ab-cd圖1-鑄件樣品的微觀結構，（a和b）沒有磷化鋁細化,（c和d）磷化鋁細化;（a和c）低冷卻速率;（B和D）高的冷卻速度。半固體微結構

8、這些鑄件樣品在等溫半固態(tài)相區(qū)進行保持5