熔体温度处理工艺对A319合金组织和性能的影响

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1、第!!卷第(期中国有色金属学报’""!年!"月M84.!!N8.(%+),+-.)/)0123.&(1451.4)3312/6)7&(/0H<.’""!［文章编号］!""#$"%"&（’""!）"($")*#$"%熔体温度处理工艺对!"#$合金组织和性能的影响!何树先，孙宝德，王俊，周尧和（上海交通大学材料科学与工程学院，上海’"""*"）［摘要］研究了熔体温度处理工艺对+*!&合金凝固组织的影响，通过对冷却速度和混合熔体停留时间的考察，发现不同的冷却速度对经过和不经过熔体温度处理的凝固组织初生枝晶尺寸作用不大

2、，但对凝固组织中的晶间化合物相的析出有很大影响。研究结果表明，熔体温度处理工艺有利于抑制晶间化合物的析出，促进组织的均匀性。随着混合熔体停留时间的延长，试样的拉伸性能表现出由低到高、再由高到低的变化规律，从原子团簇的角度分析了熔体温度处理工艺对凝固组织的作用机制。［关键词］熔体温度处理；+*!&合金；凝固组织；原子团簇［中图分类号］,-!!*.!［文献标识码］+随着凝固技术和团簇学的发展，人们越来越关表#+*!&合金的化学成分注熔体的结构对最终凝固组织的影响［!］。对凝固过%&’()#78298:;:<8=+*

3、!&>448?程的研究逐步延伸到凝固开始前的液态金属结构对@4;2;:AA%.!%!".!"./(*.’"".*"!".!J>4>:H;=G>H<38:／I前苏联科学家在上世纪%"年代提出的，但由于人们没有给予足够的重视，致使混合法熔体温度处理采用硅钼棒高温炉（66-’5!’5!%）和电阻炉的研究没有得到进一步的发展。随着人们对生态环（6-’5/.(5!.*）作为高低温熔体的熔化设备。采用境保护的日益重视，生产

4、中一直沿用添加细化剂细石墨坩埚来熔化合金。化金属组织的化学方法的弊端得到关注［/］，因此人们正在致力于寻求一种工艺更简单、成本更低廉、*实验方法对环境的影响更小的生产工艺进行铝合金组织细化，提高铝合金铸件力学性能。在此思想指导下，为了确定所用合金的液相线温度，通过自行设上世纪&"年代初，日本学者0123等［)!!"］和西北计制作的热分析仪测试了+*!&合金的砂型和金属工业大学［!!］相继研究了混合熔体法细化过共晶+45型冷却曲线。63合金初生63的研究，细化效果比较显著。但对于熔体混合处理过程如图!所示，首先把

5、通过计生产中广泛应用的亚共晶+4563合金尚无研究报算称好的合金放在第一个坩埚内升温至/("K熔道。基于此，作者根据混合熔体法温度处理的原理化，经过7’74%精炼并静置一段时间，然后把熔体对亚共晶+*!&铝合金进行了系统的研究，重点研定量地转移到第二和第三坩埚内。将第三个坩埚熔究了冷却速度和混合熔体停留时间对熔体温度处理体迅速降温至%*"K成低温熔体，第二个坩埚熔体凝固组织的影响，并且在理论上从原子团簇的角度则快速升温至&("K成高温熔体，高低温熔体经过对试验结果进行了分析。保温后进行混合、浇注。由于浇注温度对

6、凝固组织影响较大，为了使混合后的温度达到统一，可通过#实验材料调整高低温熔体的质量比，使得混合后熔体的温度保持在（/’"L(）K，然后将混合熔体浇入预热金属试验采用+*!&合金，成分如表!所示。锭模内（预热温度为’’"K）。为了考察冷却速度对"［基金项目］国家&/*重点基础研究资助项目（-!&&&"%#&""$#）和美国-B（中国）公司基金支持万方数据［收稿日期］’"""$!’$’/；［修订日期］’""!$"*$"!［作者简介］何树先（!&/’$），男，博士研究生.第CC卷第E期何树先，等：熔体温度处理工艺对(

7、)CD合金组织和性能的影响·F)E·经过熔体温度处理的凝固组织的影响，我们利用楔&实验结果形永久型模具（如图!）浇注试样，即对混合熔体采取即混即浇的方式进行浇铸，图!中!，"，#为&B!冷却速度对熔体温度处理效果的影响图)所示为()CD合金砂型和金属型冷却曲线测试冷却速度、取样观察微观组织的位置。测试结果，通过曲线可以确定()CD合金的液相线最后，有关试样经过切割、磨平、抛光和侵蚀，温度为-.EBFG。图H所示是晶间化合物相的扫描在图像分析仪（"#$%&’()!）和扫描电镜（*#+）上电镜照片，经过能谱分析，图

8、中针片状组织为(0&进行凝固组织观察、测量及分析。抗拉试样在,#&*A/6相，块状组织为(0*A$=相。图E是经过温度处-.型液压式万能材料试验机上测试拉伸性能。理的不同冷却速度的()CD合金凝固组织金相照片，图-则是没有经过温度处理的不同冷却速度的()CD合金凝固组织金相照片，二者的浇注温度相同（I!.JE）G，由图-（9）到（5）冷却速度依次增大。图中白色为初生!相，灰色为析出的晶