1、 設計型綜合實驗實驗論文實驗題目： 固溶處理對鑄鋁合金性能的影響 專 業： 金屬材料工程班 級： B130210姓 名： 李星 學 號： B13021019 實驗學時： 指導教師： 成 績： 年 月 日固溶處理對鑄鋁合金性能的影響李星 西安工業大學北方信息工程學院 摘要：鑄造鋁硅合金是一種重要的合金材料，具有質量輕、強度高、耐磨耐蝕性好等優點，廣泛應用于航空航天及汽車領域，但其組織中常出現的粗大共晶硅組織對合金的力學性能具有嚴重的不利影響，因此需要對該組織進行變質及固溶處理。稀土被認為是金屬的“維他命”，對鑄造鋁硅合金具有良好的變質作用。鋁合金通過控制加入Si，Cu的含量，使合金的綜合性能都比

2、較好。含硅和銅的鋁合金的強化機制主要是固溶強化和沉淀強化，一般在人工時效狀態下使用。主要探討了變質及固溶處理對鑄造鋁合金微觀組織的影響，比較了固溶處理前（變質二）和固溶處理后的組織性能變化。 本文以含硅和銅的鋁合金為研究對象，以固溶處理為方法，采用組織觀察(光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡)和金相組織分析相結合的方法對含硅銅的鋁合金的強化性能進行了研究，主要研究內容和結果如下: (1)研究了固溶處理對合金微觀組織的影響。通過對合金進行金相分析和透射電鏡觀察發現，熱處理后合金中粗大的樹枝狀的共晶硅形貌發生很大改變，共晶硅熔斷并且被球化;強化相在固溶處理過程中溶解。這些形態的改變帶來了包

3、括合金的抗拉強度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。當固溶溫度為480，固溶時間為4.5小時時，第二相固溶基本完成，而且合金中枝狀的共晶硅被溶斷并且被很好的球化。關鍵詞 鑄鋁合金 固溶處理 變質 金相組織目錄摘要第一章緒論31.1鋁合金分類及性能31.1.1鑄造鋁合金31.1.2變形鋁合金51. 2鑄造鋁硅合金的變質處理61.2.1變質劑的發展61.3鑄造鋁硅合金的熱處理71.3.1固溶處理71.3.2時效處理71.4本課題的研究意義8第二章試驗方案82. 1 Al-Si-Cu合金的制備82.1.1實驗原料和熔煉設備82.1.2熔煉過程及加入的材料92.1.3 固溶處理11第三章固溶處理前后合

4、金組織與性能的分析123.1 Al-Si-Cu合金的金相分析123.1.1未經固溶處理（即變質二）的Al-Si-Cu合金的金相分析:123.1.2固溶處理之后的金相組織圖15第四章 結論16參考文獻第一章緒論1.1鋁合金分類及性能1.1.1鑄造鋁合金 鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅居于第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素，其空間點陣為面心立方結構且沒有同素異構轉變，在化學元素周期表中為第IIIA主族元素，純鋁的密度較低為2.699g/cm'，其熔點為660.24'C，通常向純鋁中加入如Mg, Si, Zn, Cu等元素能得到性能更優的鋁合金。鋁及鋁合金由于具有質量輕、比強度和比剛

5、度高、耐磨損、耐腐蝕、彈性好以及良好的加工成型性和可再回收性等優點，已成為現代工業中應用最廣泛的輕金屬合金，日常生活中用到的餐具、手機等，汽車上的輪毅、連桿等，軍事上飛機的零部件均離不開鋁及其合金的應用。如圖1. 1所示，鋁合金按加工方法可以分為兩大類，分別為形變鋁合金和鑄造鋁合金，其中形變鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金，不可熱處理強化型鋁合金在生產中不能通過熱處理來提高其力學性能，只能通過冷加工變形來實現強化，它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等;可熱處理強化型鋁合金可以通過熱處理手段如淬火和時效等來提高力學性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金

6、等#。形變鋁合金一般是經過熔煉鑄成鑄錠后，再經加工形成各種型材、管材及棒材等，因此，形變鋁合金要求具有良好的冷熱加工性能，因而合金中合金元素的含量比較低，一般不超過極限溶解度(即圖1.1中B點成分)。 相對于形變鋁合金，合金元素含量較高的鑄造鋁合金根據其中合金元素的不同，可分為Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系及Al-RE系五類5, Al-Cu系合金是這五種鑄造鋁合金中力學性能最好的合金系，其強度較高且還具有很好的耐熱性能，因此廣泛應用于汽車飛機上對強度及耐熱性要求較高的零件，但該類合金的鑄造性能較差，在鑄造過程中易產生疏松縮孔等缺陷導致其在使用時有發生熱裂的傾向，其耐蝕性

7、也并不是很好，從而使其應用受到了限制;Al-Mg系鋁合金具有良好的耐蝕性能，其比重小、強度高尤其是沖擊強度較高，因而在承受沖擊載荷及腐蝕環境下的零件上應用較為廣泛，如氨用泵體、艦船配件等，但是該類合金的鑄造性能欠佳，鑄造過程中也易形成一些缺陷，耐熱性也比較低;Al-Zn系鋁合金在日常生活中的應用較為廣泛，這主要是由于該類合金的綜合性能不高，不及前面提及的Al-Cu系、Al-MR系合金，但其鑄造性能優良并且價格便宜，在汽車零件、拖拉機零件。鐘表零件上該類合金具有較好的應用;Al-RE系鋁合金是向鋁中添加稀土后形成的，其在室溫下力學性育拼不高，但在高溫下其性能并不會發生較大的降低，因此它主要應用在

8、一些高溫鑄件(350-450)上。圖1.1鋁合金分類1-變形鋁合金;2鑄造鋁合金;3-不能熱處理強化的鋁合金;4-可熱處理強化的鋁合金以Si為主要合金rG素，輔助添加Mg, Cu等元素的Al-Si系合金是鋁合金中最重要的一種，它不僅具有比其它傳統鋁合金質量更輕的優點，而且還具有良好的鑄造性育斷口力學性能，如高溫強度高、耐磨耐熱性好、熱膨脹系數低等匡一刃，在現代工業尤其是在以輕量化、高速、節能、低排放、舒適為發展方向的汽車行業中有著廣泛的應用，我國汽車工業處于迅速發展時期，其輕量化趨勢也日益明顯，1-I-S1合金的需求正急劇增大。111-51合金中主要的合金元素是S1，而實際生產中該類合金中的其

9、他元素對于合金性能尤其是耐蝕、耐磨等性能也具有重要的影響，這些元素包括Mg、fin; Cu、Mn; Ti, B, Sr、Fe, P,S等，這其中的有些元素是根據使用需要而育意人為加入的，而另外一些如Fe、P, S等是在熔煉制備過程中不可避免而混入的，一般對開合金的險能具有較為不利的影響。Si是Al-Si合金組織中的第三相，其含量的增加對于合金鑄造性能的提高具有重要作用，而其硅相形態、大小及分布又影響著合金的力學性能。從圖1-2鋁硅合金相圖上可以知道，平衡狀態下Al-Si合金共晶點所對應硅含量為12.2%，實際生產上一般認為硅含量小于8腸時為亞共晶合金，硅含量在8%-14%時為共晶合金，硅含量大

10、于14%時為過共晶合金，一盡管在共晶點時Si含量能達到12:2% ，但此時Sl在基體AI中的固溶度卻僅有1,600x因而S1對合金 圖1-2鋁硅合金相圖的固溶強化作用有限，S一般也不與合金中的其他元素形成化合物，其在合金中一般以固溶體的形式存在。在S含量相對較少的亞共晶及共晶Al-Si合金中，S的存在使得合金擁有良好的流動性，鑄造過程中合金也不易產生缺陷，而在Si含量較高的過共晶Al-Si合金組織中不僅育和亞共晶及共晶Al-Si合金中形貌相近的Al-Si共晶體，還有呈板條狀的初晶硅存在，它對開合金基體具有嚴重的割裂作用，使得合金的切削加工性能變差，一般可以通過熱處理改變初晶硅的形態，從而改善合

11、金的力學性能。 Mg和Cu是Al-Si合金中主要的強化元素，它們不僅能起到固溶強化的作用，而且在Al-S合金中還能形成彌散分布的第止相，如Mg與S形成Mg多i及u與A1形成A12u，這些第三相的存在使得合金通過第二相彌散強化作用而強度得以提高，然而此時合金的塑性卻有所降低。譬如在Al-Si合金中，當合金中Cu含量較高時(大于5.500)，盡管經過固溶熱處理，合金中卻仍會有未溶的A1zCu脆性相存在，造成了合金的塑性較低，因而一般情況下Al-Si合金中Cu的含量均在4.5%以下。Zn也是Al-Si合金中常見的一種添加合金元素，由于其本身較為優良的塑性，它的存在能降低合金的脆性，譬如在含銅Al-S

12、i合金中添加Zn元素不僅能提高合金的塑性，還能增加Cu元素的溶解度及溶解速度。Al-Si合金中微量的Ti,B等元素一般是作為細化劑而加入的，這主要是因為當合金中含有Ti, B時，它們能形成細小的TiA13或TB等金屬間化合物，這些細小的金屬間化合物由于熔點較高，且大小與硅相近，因而在合金凝固過程中能作為外來晶核使其發生異質形核來細化合金組織llo Fe的存在一般對Al-S合金的組織及性能具有不利影響，當合金中Fe含量達到0.2%時，它育嶼合金中的其它元素如Ah Si等形成化合物，如較常見的一種化合物A19SiFe:在合金組織中一般是以針狀的形式存在，部分還插入基體中，對基體組織具有嚴重的割裂作

13、用，使得合金的性能急劇下降，所以在實際生產中一般要嚴格控制Fe元素的含1310 RE在Al-Si合金中一般是起變質作用，除此以外還有除氣去渣的作用，這方面的相關內容在后文中將會作重點介紹。 1.1.2變形鋁合金 變形鋁合金與鑄造鋁合金不同之處在于，變性鋁合金是經熔煉鑄成鑄錠后，再經加工形成各種型材、棒材、管材和板材。因此，要求合金具備優良的冷、熱加工工藝性能，組織中不允許有過多的脆性第二相。所以變形鋁合金中合金元素含量比較低，一般不超過極限溶解度B點成分(圖1.1)。常用變形鋁合金中合金元素總量小于5%，但在高強度變形鋁合金中可達8%-14%。變形鋁合金通過擠壓、軋制、鍛造等手段減少了缺陷，細

14、化了晶粒，提高了致密度，因而具有很高的強度、優良的韌性以及良好的使用性能。但是對設備和工裝模具要求高，工序多，因此變形鋁合金生產周期長、成本很高變形鋁合金按其成分和性能特點又可分為不能熱處理強化鋁合金和可熱處理強化鋁合金。不能熱處理強化鋁合金的合金元素含量小于狀態圖中(圖1.1) D點成分的合金，其中還包括一些熱處理強化效果不明顯的合金。這類合金由于具備良好的抗蝕性，故稱為防銹鋁。可熱處理強化鋁合金的合金元素含量比防銹鋁高一些，成分相應于狀態圖(圖1.1)中B與D之間的合金，這類鋁合金通過熱處理能顯著提高力學性能。此類鋁合金包括硬鋁、鍛鋁和超硬鋁鋁合金的分類及性能特點列于表1.2 1. 2鑄造

15、鋁硅合金的變質處理1.2.1變質劑的發展鑄造鋁硅合金在常規鑄造條件下其組織中共晶硅一般呈現大量的板條狀或者針狀形式，并且當硅含量增加至共晶點以上時，合金中還會有塊狀或板狀的初晶硅出現，創門嚴重的割裂了基體組織而使得合金的力學性能顯著降低，同時也使合金的切削加工性能惡化。因此采取適當的措施來改變鑄造鋁硅合金中初晶硅和共晶硅的形貌、尺寸及分布是鋁硅合金生產制備過程中的一道關鍵工藝步驟，目前對鋁硅合金組織進行改善的方法有添加化學元素 14淬火、外加磁場及過熱處理等，其中添加化學元素是較為常見的方法。1920年法國科學家在制備鋁硅合金時發現，向鋁硅熔液中加入少量鈉鹽后合金組織明顯變細，從而得出鈉鹽對于

16、鑄造鋁硅臺金具郁良好的變質作用24，而鈉鹽變質劑也在隨后的相當一段時間內成為鋁硅合金系的主要變質劑。在鈉鹽被發現可以作為變質劑后，其他各國科學家相繼發現K, Sr; P; Sb, Ba, B等元素也可作為變質劑而在鋁硅合金中得以使用，不僅如此，現代生產中的變質劑己從單一變質轉為復合變質。我國變質劑發展起步較晚，始于20世紀80年代末，而隨后我國的變質劑發展較為迅速X30， 20世紀90年代后我國各鋁合金生產企業已廣泛采用變質劑進行鋁合金的生產制備，并且國產變質劑也在市場上占據了一定的份額。下面介紹幾種主要的變質劑： 1.鈉(Na )變質劑 鈉變質劑是最早使用的變質劑，它一般是以鈉鹽(如NaCl

17、+NaF+Na3AIF6)的形式加入。鈉鹽變質劑在較長一段時間內作為主要的變質劑廣泛應用于鋁硅合金的變質處理上，這是因為鈉鹽變質劑的變質作用較強，在鋁硅合金中加入少量的鈉鹽后，合金中的共晶硅形貌能發生顯著的改善，即由粗大的板條狀或針狀轉變為細小的纖維狀32。不僅如此，鈉鹽變質劑的變質作用對冷卻速度不敏感，因此對鑄造的條件也沒有要求，適合于包括砂型鑄造及金屬型鑄造等各種鑄造形式，其變質也沒有潛伏期，實際生產中使用很方便。然而鈉鹽變質劑也有其缺點，這包括它的變質時間不長，一般僅為0.5-1h，因此對于大批量的連續生產，鈉鹽變質劑的使用受到了限制，而且由于鈉鹽具有較強的揮發性，在使用中會對熔煉堪竭及

18、其他設備造成腐蝕作用，針對于此盡管人們采取了各種處理方法，但鈉鹽變質劑的缺點只能部分得以解決33 2.磷(P)變質劑 磷是目前變質過共晶鋁硅合金初晶硅的主要元素，實際生產中它一般以單質赤磷、磷鹽或Cu-P中間合金的形式加入，磷之所以能很好的變質初晶硅組織主要是因為在合金中加入磷后能形成AIP化合物，這種化合物熔點高，能達到1000'C，而且在點陣類型上與Si相同均為金剛石結構且點陣常數相近，在冷卻階段它能作為形核質點從而起到異質形核的作用，使得初晶硅的尺寸減小34磷對鋁硅合金初晶硅的變質作用還具有重熔長效性的特點，變質數小時及重熔4次后仍具有較好的變質作用，然而磷變質也具有一些缺點:如

19、由于磷的燃點很低(只有240 )，除在運輸過程中不安全外，在變質時也容易產生大量煙霧，影響車間工作條件并污染環境。 3.稀土類變質劑 稀土元素由元素周期表中位于111B族的斕系元素及與斕系元素性能相近的抗、憶等17個元素組成，由于其獨特的電子結構，稀土元素一般化學性質較為活潑，在常溫下長時間放置會發生氧化現象。自上世紀30年代開始，國外就開始研究稀土元素對鋁合金的變質作用，現已研究得出稀土中的La, Cc, Y, Yb, S。等元素對鋁合金具有較好的變質作用，如今稀土元素在鋁合金中的應用也較為廣泛。 鋁合金若未進行變質處理，盡管有細化劑和精煉劑的細化精煉作用，但共晶硅組織仍然較為粗大而明顯的雜

20、亂分布在鋁基體上，然而當以單質、氯化物或中間合金的形式加入少量稀土后，可以發現合金組織得到明顯細化，合金性能也顯著提高。有文獻研究了在ZL101A合金中加入0.4wt.%Y后，合金中初生a-Al晶粒變得細小均勻，二次枝晶間距DAS減小，共晶硅也由粗大的板條狀變為纖維狀，此時合金抗拉強度和延伸率能分別達到 298MPa和9.5%，相對于未變質合金分別提高了30%和22%54。在過共晶Al- 18%Si合金中加入稀土Cc后，當Cc含量小于LOwt.%時，合金中初晶硅尺寸隨Cc含量的增加而逐漸減小，共晶硅呈現細小顆粒狀的區域逐漸增多，變質效果越來越明顯X55。然而稀土元素的變質作用并不是含量越多越有

21、效，稀土在鋁合金中的固溶度很小，一般加入后存在于合金晶界處，當其含量較多時，其會與合金中的其它元素形成一些化合物，這些化合物一般呈針狀并雜亂的分布于合金基體上，對于合金的組織及性能均有傷害作用。 1.3鑄造鋁硅合金的熱處理 鑄造鋁硅合金包含種如ZL101合金的可熱處理強化的鋁合金，熱處理后的鑄造鋁硅合金一般強度和韌性均有不同程度的提高r81。一般鑄造鋁硅合金熱處理工藝包括固溶和時效兩個步驟，具體的工藝參數有固溶溫度、固溶時間、淬火介質溫度、時效溫度及時效時間。1.3.1固溶處理固溶處理又稱為淬火處理，是指將鋁合金加熱到一定溫度使f合金中的第二相最大程度地溶于固溶體中，然后將其迅速放入淬火介質中

22、而得以較快的速度冷卻，冷卻速度應快于固溶體中第二相的析出速度以獲f過飽和固溶體。固溶處理是有色金屬合金熱處理的第一個關鍵步驟，它一般是為隨后的時效過程做準備，由于在固溶處理階段第二相基本全部溶入到固溶體中，因而合金的塑性和耐蝕性會顯著增加，而合金強度大多數有下降趨勢。固溶處理溫度、保溫時間及冷卻速度是固溶處理階段的重要參數。由于鋁合金中合金元素的固溶度隨溫度的升高而增加，因而一般說來，固溶處理溫度越高、保溫時間越長，合金中第二相的溶解會越充分，合金元素的分布也越均勻，晶格中空位濃度也越大，這樣就為時效階段從微觀組織上做了更好的準備。然而當固溶處理溫度過高而超過合金共晶溫度以上時，會造成合金發生

23、過燒的現象，合金晶粒尺寸也會明顯增大，保溫時間過長同樣如此。因此，通常情況下熱處理時要求提高固溶處理溫度及保溫時間，盡可能提高至共晶溫度附近，但不能發生過燒。冷卻速度是由固溶加熱、保溫完后的淬火介質決定的，之所以要進行淬火處理是因為淬火處理可使加熱階段的過飽和固溶體能保留到室溫，為后續的時效處理做好組織準備。冷卻速度過慢時，過飽和固溶體在冷卻至室溫前就已經開始發生分解，同時合金中空位濃度也會發生下降，造成后續的時效處理效果降低。然而冷卻速度也并不是越快越好，當冷卻速度過快時，合金中會形成較大的內應力，對于塑性較差的合金來說，淬火完后發生開裂的傾向也增大。綜上所述，固溶處理的目的主要有三個:合金

24、中第二析出相的溶解以形成過飽和固溶體;鑄件合金元素的均勻化;為后續的時效工序做準備。1.3.2時效處理固溶(或淬火)得到的過飽和固溶體是不平衡相，即使在常溫下它也處于不平衡狀態，有自發析出溶質原子或第二相的趨勢。在常溫下這種自發過程進行的比較慢，而且第二相的析出并不充分，一般將這種析出過程稱為自然時效。而當該過程在溫度較高的條件下進行時，由于原子動能增加，第二相析出比較快且較為充分，該過程稱為人工時效。由于時效過程中有第二相粒子的析出，故而時效處理是鋁合金強化的一種方式。時效處理不僅與合金的化學成分有關，還與時效工藝及合金中存在的空位、位錯等缺陷有關。鋁合金在固溶淬火處理后，合金中的空位被保留

25、下來，進行時效處理時，由于過飽和固溶體處于不穩定狀態而第二相將發生析出。時效處理是溶質原子偏聚的過程，而空位的存在加速了溶質原子的擴散，促進了該過程的發生。 時效處理一般能提高鋁合金的強度及硬度，而合金的塑性及耐蝕性能會有所下降。 關于熱處理對鋁合金力學性能的影響，不少科研工作者已展開了相應的研究，如關于熱處理過程中時效工藝對鋁合金組織性能的影響，鄭州大學的陳曠與河南三門峽戴卡輪毅有限公司合作s6，通過試驗得到了A356鋁合金雙級時效工藝中低溫時效工藝的優化參數:低溫時效1100CXlh再高溫時效。雙級時效后進行涂裝熱處理，A356合金的抗拉強度提高了39%達到310MPa，屈服強度提高了11

26、%達到250MPa，而延伸率保持在1012%左右;北京有色冶金設計研究總院的李友川等網在鑄造鋁合金輪毅熱處理參數選擇及其設備中提到了T6工藝中淬火停留時間對鋁硅鎂合金人工時效的影響，通過試驗他得出停留時間在12h之內時，合金的硬度迅速增加，由原來的80HB提高到了97HB，停留時間延長至12-28h時，合金硬度迅速降低，由97HB降為70HB，因此合理控制及選擇固溶及時效參數對于提高鋁合金的力學性能具有重要的意義。 另外，湖南長沙粉末冶金國家重點實驗室的劉紅衛ass還研究了強化固溶對鋁合金組織和性能的影響，文中合金常規的固溶處理條件為5000C X2h，強化固溶處理的條件為自由升溫至490&#

27、39;C，再以5'C /h的速度升至5070C，保溫20min，冷水淬火，時效采用1600CX18h工藝，采用常規固溶處理的合金抗拉強度及屈服強度分別為483MPa和414MPa，而采用強化固溶處理的合金抗拉強度及屈服強度分別可提高至531MPa和471MPa，該文認為強化固溶能夠減小和消除合金中粗大的第二相，使合金組織更加勻勻，從而提高了合金的力學性能;中信戴卡輪毅集團的劉宏磊、許斌s9對低壓鑄造A356.2鋁合金輪毅進行固溶后分別人工時效24h和自然時效48 h，力學性能測試結果表明，自然時效48 h熱處理后比人工時效24h熱處理后的屈服強度降低了200/o-30%，抗拉強度降低了

28、5%-10%，硬度降低了10%-20%，伸長率提高了70%-100%,自然時效比人工時效更能滿足生產所需的力學性能要求，因此在對鋁合金進行熱處理時除合理控制選擇固溶時效具體參數值外，還需考慮合金相應的固溶及時效方式。1.4本課題的研究意義 鋁及鋁合金由于具有質量輕、比強度和比剛度高、耐磨損、耐腐蝕、彈性好以及良好的加工成型性和可再回收性等優點，已成為現代工業中應用最廣泛的輕金屬合金，而以Si為主要合金元素并輔助添加Mg, Cu等元素的鋁硅合金系是鋁合金中最重要的一種，它不僅具有比其它傳統鋁合金質量更輕的優點，而且還具有良好的鑄造性能和力學性能，如高溫強度高、耐磨耐熱性好、熱膨脹系數低等，在現代

29、工業尤其是在以輕量化、高速、節能、低排放、舒適為發展方向的汽車行業中具有廣泛的應用，我國汽車工業正處于迅速發展時期，其輕量化趨勢也日益明顯，鋁硅合金的需求也會增大。第二章試驗方案2. 1 Al-Si-Cu合金的制備 Al-Si-Cu合金的制備包括熔煉和鑄造兩個重要工序。其中合金的熔煉是獲得優質鑄錠的關鍵。它包括熔煉工藝的編制、配料計算、熔煉設備、工具的選擇和準備及輔助材料的準備、去氣除渣等熔煉過程的控制、變質處理、爐前分析、檢查等內容，目的是要獲得化學成分合格、氧化夾雜少、不產生氣孔、疏松、夾雜等缺陷的鑄件。2.1.1實驗原料和熔煉設備配料：2份1.5kg原料。每份含14%Si，3.5%Cu。

30、計算可得：520g純Al，875gAl-24Si，105gAl-50Cu。加熱爐：溫度加熱至7502.1.2熔煉過程及加入的材料過程一：原料+精煉劑（六氯乙烷）過程二：過程一+變質劑一（0.2%P）過程三：過程二+變質劑二（0.4%稀土）變質二過程圖 變質二圖a變質二圖b 變質二圖c 爐料裝好后，升溫熔化爐料，等爐料全部熔化后，除凈熔渣，加入熔劑。當溫度達到750時，將精煉劑壓入到熔液當中，并緩慢回轉和移動，直至無氣泡，對合金液進行精煉，精煉時間為1 0min。待精煉反應完后，靜置2min。然后用變質劑一二分別進行變質處理，變質時間為15min。當溫度達到750時，扒渣出爐，分別將合金液澆鑄到

31、鑄型中。2.1.3 固溶處理1)加熱爐子至480.(2)等待變質二的鋁棒冷卻之后，截取一段，用鐵絲懸掛放入480的爐子中，使鋁棒不碰觸爐壁。(3)480下，保溫4.5小時。(4)打開爐子，快速取出鋁棒（取出時間<=20S），放入準備好的室溫自來水中冷卻。(5)用#240-#2000不等的砂紙，進行磨金相，磨至無劃痕如鏡面后，進行拋光。(6)用電鏡拍照第三章固溶處理前后合金組織與性能的分析 合金的各項性能與合金的微觀組織有著直接的聯系，通過分析合金的微觀組織可以使合金在不同熱處理條件下的性能好壞得到進一步的驗證。本章通過對固溶處理前后合金進行金相分析、透射電鏡觀察，解釋了熱處理對合金性能產

32、生較大影響的原因。3.1 Al-Si-Cu合金的金相分析3.1.1未經固溶處理（即變質二）的Al-Si-Cu合金的金相分析:此時合金化學成分：Al，0.2wt%P，0.4wt%稀土dc 圖3-1為不同放大倍數的金相圖 從圖中可以看出，合金相均為樹枝狀結構，共晶硅雜亂分布在基體上，樹枝狀結構并不是很發達，位置和方向比較凌亂。當添加P,稀土對合金進行變質后，樹枝狀結構數量增多且趨于均勻分布。稀土磷的變質機理概括起來有兩方面，一是影響形核，另一方面就是影響晶粒長大。稀土對合金的變質作用并不是在很寬的冷卻速度范圍內都具有較好的效果，它是一種對冷卻速度敏感性較強的變質元素，只有當合金的冷卻速度較大時，才

33、能發揮其很好的細化作用。3.1.2固溶處理之后的金相組織圖c 圖3-2不同放大倍數下合金金相圖 如圖3-2所示，固溶過程中由于合金元素先溶于固溶體中然后再發生析出，組織中共晶體先發生熔斷然后再從過飽和固溶體中析出，可以發現共晶硅彌散分布，并呈細小均勻的球化狀態。固溶處理后合金組織中共晶硅被球化，塑性較好。第4章 結論本文通過向Al-Si-Cu鑄造合金添加磷稀土變質劑及和經過固溶處理后比較。取得的研究結果如下: (1) 磷和稀土對Al-Si-Cu鑄造合金具有良好的變質作用。由凌亂無規律性逐漸變得均勻規則，二次枝晶間距減小。 (2)固溶處理結果表明，合金組織中共晶硅被球化，經480固溶 4.5 h

34、 后合金強度和硬度的顯著提高，與cu相溶解產生的固溶強化密不可分。同時，固溶處理過程中析出相的溶解和共晶硅相的圓整化使合金的韌性提高。在 Al-Si-Cu固溶處理過程中，合金力學性能的提高主要來源于共晶硅相形貌的改善、析出相溶解引起的的固溶強化以及組織的均勻化。 （3）固溶處理之后的金相組織圖顯示，形貌不夠完全。產生原因可能是，鋁棒出爐時間過長，超過20s。參 考 文 獻1 Zhang L, Jiang Y, Ma Z, et al. Effect of cooling rate on solidified microstructure and mechanical properties of

35、 aluminium-A356 alloyJ. Journal of materials processing technology, 2008, 207(1): 107-111.2 Shabestari S, Gruzleski J. Modification of Iron Intermetallics by Strontium in 413 Aluminum Alloys J. Transactions of the American Foundrymen's Society, 1995, 103: 285-294.3 Pekguleryuz M, Closset B, Gruz

36、leski J. The Dissolution of Metallic Strontium in Liquid Aluminum and Liquid A356 AlloysJ. Transactions of the American Foundrymen's Society, 1984 92:109-118.4羅啟全.鋁合金鑄造與熔煉M.廣州:廣東科技出版社，2002.5黃伯云，李成功，石力開，等.中國材料工程大典.第四卷.有色金屬材料工程(上)M.北京: 北京工業出版社，2005.6 Sebaie OE, Samuel AM, Samuel FH, et al. The effects of mischmetal, cooling rate and heat