D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.05.041 第21卷第5期 北京科技大学学报 Vol.21 No.5 1999年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1999 气/液比和挤压比对过共晶 铝-硅合金初晶硅相的影响 谢长安》 尚成嘉) 贺信莱” 熊柏青) 石力开) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京有色金属研究总院，北京10088 摘要研究了雾化沉积制备过共晶A!-S-X合金过程中，气/液比对沉积坯中初晶硅相尺寸 的影响，观察了随热挤压前预热温度的升高，沉积坯中初晶硅相的长大情况.并通过相同温度 不同挤压比下挤压组织的比较，讨论了热挤压时挤压比对过共晶A-Si合金中初晶硅相细化过 程的影响，提出细化材料组织的最佳工艺参数. 关键词喷射成型：过共晶铝-硅合金：初晶硅 分类号TF124.33;TF125.1 过共晶Al-Si合金因其低膨胀系数和良好 为530cm.通过选用不同的导流管(d=3.5mm和 的耐摩擦性能在商业上获得了广泛的应用) d=3.8mm)调整雾化沉积过程中的气/液比，获 但采用传统的铸造工艺生产过共晶合晶时，由 得不同的沉积坯件， 于凝固速度过慢引起合金中初晶硅粗大，限制 对沉积坯件取样进行热挤压前的保温处 了合金性能的进一步提高，雾化沉积工艺制备 理，保温时间均为1h,温度分别为350,400， 的材料具有晶粒细小，组织均匀，能够有效抑制 450,470和500℃.保温后试样进行标准的金相 偏析等传统RSPM材料的特征，是一种有效改 研磨、抛光、侵蚀，并在400倍下进行组织观察. 善组织、提高合金性能的工艺方法，.特别是细化 为定量统计试样中的初晶硅平均尺寸，每试样 组织后可明显提高材料的热塑性、耐磨性能和 统计测量初晶硅相100个以上，由尺寸分布曲 拉伸强度41，因此对细化方法的一些基本规律 线求出硅相尺寸的数学平均值 的研究非常重要.本实验研究了雾化沉积过程 沉积坯选用450℃保温1h后挤压，挤压比 中的气/液比和沉积坯件热挤压时的工艺参数 分别为：10：1,14：1,28：1.挤压实验在北京有 对雾化沉积过共晶A-Si合金中初晶硅相的影 色金属研究总院T800型挤压机上进行.对原始 响 坯件及挤压后的坯件分别取样进行金相研磨、 抛光、侵蚀后，在NEOPHOT-2型金相显微镜下 1实验方法 进行组织观察，照相 实验采用喷射沉积制备的过共晶AS合 2实验结果和分析 金棒坯，化学成分为（质量分数%）：Si一 19.0-21.0,Fe-2.0-5.0,Ni-1.0-3.0.Cu- 图1给出了初晶硅相尺寸随热挤压前的预 0.5-1.5,Mg0.5-1.5,其余为Al.雾化沉积实验 热保温温度的变化关系，从图可见，在温度小于 在北京有色金属研究总院自行研制的SF-200雾 400℃时初晶硅长大的速度较小，加热1h后，其 化沉积中试装置上进行.雾化气体为N;雾化 平均尺寸在3.7um以下：400-500℃时长大速度 温度为800℃：选用自行研制的非限制式雾化 明显增加：500℃以后其增速又减小. 喷嘴：雾化过程中的气体流量为45gs,中间包 在凝固的过程中初晶硅是最初从液态中析 内液面高度恒定为(200±10)mm:雾化沉积距离 出的相，以小刻面的方式长大©，形成各种不规 则的多边形，初晶硅的多少和合金中的S的含 1999-05-21收稿谢长安男，25岁.硕上生 *国家“863"高科技项目(N0.715-009-0031) 量成一定比例，其大小、形状和分布决定于冷却第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 气 液 比和 挤压 比对 过 共 晶 铝一硅合 金初 晶 硅 相 的影 响 谢长安 ” 尚成 嘉 ” 贺信 莱 ” 熊柏 青 ， 石 力 开 ， 北京 科技大学 材料科学与 工 程 学 院 ， 北 京 北 京 有色 金 属研 究 总 院 ， 北 京 摘 要 研究 了雾化沉积制备过共 晶 一 一 合 金 过程 中 ， 气 液 比对沉积 坯 中初 晶硅 相 尺 寸 的影 响 ， 观察 了 随热挤压 前预 热 温度 的升 高 ， 沉积 坯 中初 晶硅相 的长 大情 况 并通 过 相 同温度 不 同挤 压 比下 挤压 组织 的 比较 ， 讨 论 了热 挤压 时挤压 比对 过 共 晶 一 合金 中初 晶硅 相 细 化 过 程 的影响 ， 提 出细化材料组织 的最 佳工 艺参数 关键词 喷射成 型 过共 晶铝一硅 合 金 初 晶硅 分类号 过共 晶 卜 合金 因 其 低膨 胀 系数和 良好 的耐摩擦性 能在 商业 上 获得 了广 泛 的应 用 ，一 〕 但 采用 传 统 的铸造工 艺 生 产 过 共 晶 合 晶 时 ， 由 于 凝 固速度过慢 引起 合 金 中初 晶硅粗 大 ， 限制 了合 金 性能 的进 一 步提 高 雾化 沉积 工 艺 制 备 的材料 具有 晶粒细 小 ， 组 织 均匀 ， 能够 有效抑制 偏析等传统 用 材料 的特征 ， 是 一 种有效改 善组 织 、 提高合金 性能的工 艺方法 特别是 细化 组 织后 可 明显 提 高材 料 的热 塑 性 、 耐 磨 性 能和 拉 伸强度 〔 一 ， 因此对 细 化 方法 的一 些 基 本规 律 的研 究 非 常重 要 本 实验研 究 了雾 化沉积 过 程 中 的气 液 比和 沉 积 坯 件 热 挤 压 时 的 工 艺 参 数 对 雾 化沉 积 过 共 晶 一 合 金 中初 晶硅 相 的 影 响 实验方 法 实验采用 喷射沉 积 制备 的过 共 晶 一 合 金 棒 坯 ， 化 学 成 分 为 质 量 分 数 一 一 ， 一 一 ， 一 一 ， 一 一 ， 一刃 一 ， 其 余 为 雾 化 沉 积 实验 在 北京有色 金 属研 究 总 院 自行研 制 的 一 雾 化 沉积 中试 装置 上 进行 雾化 气 体 为 雾 化 温度 为 ℃ 选用 自行 研 制 的 非 限 制 式 雾 化 喷 嘴 雾 化 过 程 中的气 体流 量 为 留 ， 中 间包 内液面 高度恒 定 为 士 雾化 沉 积 距 离 一 一 收稿 谢长 安 男 ， 岁 ， 硕 土生 国 家 ’ ” 高科 技 项 目 一 一 为 通 过选 用 不 同 的导 流 管 和 击 调 整 雾 化沉积 过 程 中 的气 液 比 ， 获 得 不 同 的沉积 坯 件 对 沉 积 坯 件 取 样 进 行 热 挤 压 前 的 保 温 处 理 ， 保 温 时 间 均 为 ， 温 度 分 别 为 ， ， ， 和 ℃ 保温 后 试 样 进 行 标 准 的金 相 研 磨 、 抛光 、 侵蚀 ， 并在 倍下 进行 组 织观 察 为 定量 统计 试 样 中的初 晶 硅 平 均 尺 寸 ， 每试 样 统 计 测 量 初 晶硅 相 个 以上 ， 由尺 寸 分 布 曲 线求 出硅 相 尺 寸 的数 学平 均 值 沉 积 坯 选 用 ℃ 保温 后 挤 压 ， 挤 压 比 分 别 为 ， ， 挤 压 实验 在 北 京有 色 金 属 研 究总 院 型 挤 压 机上进 行 对 原 始 坯 件 及 挤 压 后 的坯 件 分 别 取 样 进 行 金 相 研 磨 、 抛 光 、 侵蚀后 ， 在 一 型 金 相 显 微 镜下 进 行 组 织观 察 ， 照 相 实验 结 果 和 分 析 图 给 出 了初 晶硅 相 尺 寸 随热 挤压 前 的预 热 保 温温 度 的变 化 关 系 从 图 可 见 ， 在温 度小 于 ℃ 时 初 晶 硅长 大 的 速 度 较 小 ， 加 热 后 ，其 平 均 尺 寸在 林 以下 一 ℃ 时长 大速 度 明 显 增 加 ℃ 以后 其 增 速 又 减 小 在凝 固 的过 程 中初 晶硅 是 最 初从液态 中析 出 的相 ， 以小 刻面 的方 式长 大 ‘ ， 形 成 各 种 不 规 则 的 多 边 形 ， 初 晶 硅 的 多 少 和 合 金 中 的 的含 量 成 一 定 比例 ， 其大 小 、 形 状 和 分布 决定于 冷 却 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1999．05．041