郭志超等：超声对熔盐电解法制备A1-7Si-Sc合金组织的影响 ·1139· 0 um 500um 1000μm 500m 图5电解(a,b)与超声-电解(c,d)合金中底、中部A1Si,Sc的分布 Fig.5 Distribution of AlSi,Sc,in the bottom and middle areas of electrolytic alloy (a,b)and ultrasonic assisted electrolytic alloy (c,d) 均匀.本研究中超声由合金熔体底部引入，其声流 凝过程中使AlSi,Sc,细化和均匀弥散，形成了改进 作用和空化效应使熔体发生搅动，促进放电界面附 制备组织均匀A-7Si-Sc合金的一种新机制. 近区域Sc向合金熔体内部扩散，减弱电解时Sc局 部富集.同时，超声可使熔体底部区域产生空化效 参考文献 应，并随空化气泡崩溃产生大量微射流.这种声流 [1]Wang E R,Hui X D,Wang J G,et al.Effects of precipitates on 和空化作用不仅可使电解产生的A山，Sc相被粉碎细 the fracture behavior of cast eutectic Al-Si alloys.J Unig Sci Tech- nol Beijing,2011,33(12):1508 化，还可改善熔体中杂质粒子与熔体之间的润湿性， (王恩睿，惠希东，王建国，等.铸造共品铝硅合金中析出相 使其变为新的成核位点而促进A山Sc形核[1].如 对断裂行为的影响.北京科技大学学报，2011,33(12)： 此产生更多、更细小的A山，Sc相，并在声流作用下 1508) 均匀分散，或在冷凝过程通过包晶反应生成细化 [2]Yu X J.Effect of Rare Earth Y on Microstructure and Properties of A356 Aluminum Alloy Dissertation ]Changzhou:Jiangsu Uni- AISi,Sc,相.超声-电解所获合金中下部扫描电子显 versity of Technology,2015 微镜图像中（图5(c)),可见A1Si,Sc,相分布弥散和 (于小健.稀土Y对A356合金微观组织和性能的影响[学位 均匀.细化后AlSi,Sc,相（图5(d))长度约200um, 论文].常州：江苏理工学院，2015) 截面长约50um,较未超声处理时尺寸下降约75%. [3]Liang H Y,Zhang Y,Mao X M.Interface response function and 超声协同电解作用可促进AlSi,SC,在合金中分布均 microstructure selection for Al-Si alloys during rapid equiaxed so- lidification.J Unir Sci Technol Beijing,2009,31(7):871 匀，减弱成分偏聚，提升AlSi,Sc,相的合金强化 (梁红玉，张勇，毛协民.A-Si合金快速等轴凝固界面响应 效果 函数及组织选择.北京科技大学学报，2009,31(7)：871) [4]Zhang A S,Gong Y X.Effects of Y and Se on microstructure and 3结论 properties of A356 alloy.Spec Cast Nonferrous Alloys,2014,34 采用超声协同改进熔盐电解法制备A-7Si-Sc (10):1032 (章爱生，龚远兴.Y和Sc对A356合金组织与性能的影响. 合金，在相同电解条件下使合金中Sc质量分数从 特种铸造及有色合金，2014,34(10)：1032) 1.15%提高至1.48%，增加幅度达29%.超声使合 [5]Chanyathunyaroj K,Patakham U,Kou S,et al.Microstructural 金中共晶硅团簇和粗大AlSi,Sc,相显著细化，尺寸 evolution of iron-rich intermetallic compounds in scandium modi- 分别由约500和1000减低至200um或以下，并均 fied Al-7Si-0.3Mg alloys.J Alloys Compd,2017,692:865 匀分布在基体中.研究认为超声协同电解和冷凝过 [6]Muhammad A,Xu C,W X J,et al.High strength aluminum cast alloy:A Se modification of a standard Al-Si-Mg cast alloy.Mater 程中空化和声流作用对合金熔体产生强烈搅动，促 Sei Eng A,2014,604:122 进Sc在熔体内的传质过程、减弱Sc在放电界面处 [7]Prukkanon W,Srisukhumbowornchai N,Limmaneevichitr C. 富集，从而提高电解合金中Sc含量，同时在合金冷 Modification of hypoeutectic Al-Si alloys with scandium.JAlloys郭志超等: 超声对熔盐电解法制备 Al鄄鄄7Si鄄鄄 Sc 合金组织的影响 图 5 电解(a,b)与超声鄄鄄电解(c,d)合金中底、中部 AlSi2 Sc2的分布 Fig. 5 Distribution of AlSi2 Sc2 in the bottom and middle areas of electrolytic alloy (a,b) and ultrasonic assisted electrolytic alloy (c,d) 均匀. 本研究中超声由合金熔体底部引入,其声流 作用和空化效应使熔体发生搅动,促进放电界面附 近区域 Sc 向合金熔体内部扩散,减弱电解时 Sc 局 部富集. 同时,超声可使熔体底部区域产生空化效 应,并随空化气泡崩溃产生大量微射流. 这种声流 和空化作用不仅可使电解产生的 Al 3 Sc 相被粉碎细 化,还可改善熔体中杂质粒子与熔体之间的润湿性, 使其变为新的成核位点而促进 Al 3 Sc 形核[17] . 如 此产生更多、更细小的 Al 3 Sc 相,并在声流作用下 均匀分散,或在冷凝过程通过包晶反应生成细化 AlSi 2 Sc2相. 超声鄄鄄电解所获合金中下部扫描电子显 微镜图像中(图 5(c)),可见 AlSi 2 Sc2相分布弥散和 均匀. 细化后 AlSi 2 Sc2相(图 5(d))长度约 200 滋m, 截面长约 50 滋m,较未超声处理时尺寸下降约 75% . 超声协同电解作用可促进 AlSi 2 Sc2在合金中分布均 匀,减弱成分 偏 聚, 提 升 AlSi 2 Sc2 相 的 合 金 强 化 效果. 3 结论 采用超声协同改进熔盐电解法制备 Al鄄鄄7Si鄄鄄 Sc 合金,在相同电解条件下使合金中 Sc 质量分数从 1郾 15% 提高至 1郾 48% ,增加幅度达 29% . 超声使合 金中共晶硅团簇和粗大 AlSi 2 Sc2相显著细化,尺寸 分别由约 500 和 1000 减低至 200 滋m 或以下,并均 匀分布在基体中. 研究认为超声协同电解和冷凝过 程中空化和声流作用对合金熔体产生强烈搅动,促 进 Sc 在熔体内的传质过程、减弱 Sc 在放电界面处 富集,从而提高电解合金中 Sc 含量,同时在合金冷 凝过程中使 AlSi 2 Sc2细化和均匀弥散,形成了改进 制备组织均匀 Al鄄鄄7Si鄄鄄 Sc 合金的一种新机制. 参 考 文 献 [1] Wang E R, Hui X D, Wang J G, et al. Effects of precipitates on the fracture behavior of cast eutectic Al鄄鄄Si alloys. J Univ Sci Tech鄄 nol Beijing, 2011, 33(12): 1508 (王恩睿, 惠希东, 王建国, 等. 铸造共晶铝硅合金中析出相 对断裂行为的影响. 北京科技大学学报, 2011, 33 ( 12 ): 1508) [2] Yu X J. Effect of Rare Earth Y on Microstructure and Properties of A356 Aluminum Alloy [ Dissertation]. Changzhou: Jiangsu Uni鄄 versity of Technology, 2015 (于小健. 稀土 Y 对 A356 合金微观组织和性能的影响[学位 论文]. 常州: 江苏理工学院, 2015) [3] Liang H Y, Zhang Y, Mao X M. Interface response function and microstructure selection for Al鄄鄄 Si alloys during rapid equiaxed so鄄 lidification. J Univ Sci Technol Beijing, 2009, 31(7): 871 (梁红玉, 张勇, 毛协民. Al鄄鄄 Si 合金快速等轴凝固界面响应 函数及组织选择. 北京科技大学学报, 2009, 31(7): 871) [4] Zhang A S, Gong Y X. Effects of Y and Sc on microstructure and properties of A356 alloy. Spec Cast Nonferrous Alloys, 2014, 34 (10): 1032 (章爱生, 龚远兴. Y 和 Sc 对 A356 合金组织与性能的影响. 特种铸造及有色合金, 2014, 34(10): 1032) [5] Chanyathunyaroj K, Patakham U, Kou S, et al. Microstructural evolution of iron鄄rich intermetallic compounds in scandium modi鄄 fied Al鄄鄄7Si鄄鄄0郾 3Mg alloys. J Alloys Compd, 2017, 692: 865 [6] Muhammad A, Xu C, W X J, et al. High strength aluminum cast alloy: A Sc modification of a standard Al鄄鄄Si鄄鄄Mg cast alloy. Mater Sci Eng A, 2014, 604: 122 [7] Prukkanon W, Srisukhumbowornchai N, Limmaneevichitr C. Modification of hypoeutectic Al鄄鄄 Si alloys with scandium. J Alloys ·1139·