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第2期 黄海军等：Mn对喷射沉积A厂25 Si-xFe-yM n合金中Fe相的影响 .223. 表面的形变情况，其结果表明：对于NA和A厂6Si下，可能使较小尺寸的枝晶a一Al5(F。Mn)3S相 合金，雾化颗粒冲击沉积物表面时发生了严重形变， 破碎，另外，沉积物表面高温熔池的球化作用，又使 雾化颗粒的应变和应变速率分别高达400%和 A25-xFe-Mn合金沉积坯中的a-Al5(Fo 10§，使雾化颗粒中的部分枝晶发生严重形变而 Mn)3St相呈现颗粒状， 断裂；同样，A25Si2.5Fe-2.5Mn合金的雾化颗粒 (個态或者半固态雾化颗粒)中已形成的枝晶状 参考文献 a-AI5(F6Mn)3S相，冲击沉积物表面时，会发生 [1]Zhou J Duszczyk J Korevaar B M.As"spray deposited stmchre 严重形变，甚至发生破碎， of an A 120Si5Fe Osprey prefom and its development durng sub- 另外，雾化液滴撞击沉积表面不只是单个雾化 sequent pmcessing J Mater Sci 1991 26,5275 液滴的行为，它是一个非常复杂的动态、瞬时、高能、 [2]YiJZ Gao Y X.Lee P D.et al Effect of Fe-content on fatigue 高频和高速的过程，不同状态、不同尺寸、不同速度 crack initiation and propagation in a cast abm inumsilicon alby (A356-T6).Mater Sci Eng A 2004.386,396 和不同密度分布的大量的雾化液滴随机地、动态瞬 [3]Kin H Y,Par T Y,Han SW,etal Effects ofMn on the crystal 时地、非连续地轰击沉积物表面，同时实现雾化液滴 stmuctume of aAl(Fe Mn)Si particles in A356 alloys J Cryst 和沉积物的能量、动量和热量的交换，从而使沉积物 Gxh200629L,207 表面的半固态层具有半固态流变的特性，半固态层 [4]K i H Y,Han S W,Lee H M.The nfhence of Mn and Cr on 在高应变速率条件下，它的黏度显著下降，从而容易 the tensile pmperties of A3560.20Fe alby Mater Lett 2006. 60.1880 使已形成的枝晶相发生变形和断裂，它的显微组织 [5]Shabestari S G The effect of iron and manganese on the fomation 形成可能类似于半固态流变铸造过程，对于雾化过 of intemetallie capounds n ahm nmsilicon alloys Mater Sci 程或沉积过程中形核、长大的a一A(F。Mn)3S。 EngA2004.383.289 相，当它们还未长大成为较大尺寸的枝晶时，在沉积 [6]Srivastava V C Ghosal P Micmostructure S N M icrostrusture and 物表面半固态流变层的剪切力的作用下，将使已形 phase fomation n spmy deposited AH8%Si5%Fe-1.5%Cu al loy Ma ter Lett 2002 56.797 成的a-Al5(F。Mn)3S相发生严重变形，甚至可 [7]Gowri$SamuelS H.Effect of alloying elments on the solidifica- 能发生破碎.值得注意的是，在喷射沉积过程中，α- tion characteristics and micmstructure of ASiCuMg Fe 380 al As(FeMn)3S相的晶粒非常细小，其具备非常高 by Metall Mater Tmans A 1994.25.437 的比表面能，从而使破碎后的细小α-As(F。 [8]Crkel J Pfeiffer W D.Sabath G.et al Effect of zino irn and manganese on the pmoperties of A SiCus-type alloys Ahm inum Mn)3S相易于在高温半固态层中发生球化， 198661,917 4结论 [9]Bereta LA.FerrariniC F.Botta FW J etal Micmstuchure and mechanical pmperties of spray codeposited A.9w%Si3.2 (l)添加Mn元素到喷射沉积高硅铝合金中， wi%Cu-0.9 wt%Fe+(A13 wt%Mn4 wt%Si)p campos 将形成颗粒状的a-Al5(FoMn)3St相，而针状的6 ite J Alloys Campd 2007.434/435(31):371 [10]Zhang JS CuiH.Duan X J etal Analysis of solidification be- 和B相却减少 havior n spray deposited prefom )-calculation results for (2)MnFe质量比是衡量喷射沉积A厂25Si AlCu alby J Univ SciTechnol Beijng 1997.19(1):28 xFeˉMn合金中Fe相的球化效果好坏的重要参数， (张济山，崔华，段先进，等.雾化喷射沉积成形中沉积体内 当MnFe比值为0.83或1时，合金中的Fe相仅以 的凝固过程（Ⅱ）一A厂Cu合金的计算.北京科技大学学 报，1997,19(1)：28) 颗粒状的a~Al5(FoMn)3S相形式存在· [11]Liang X.Lavemia E J Evolution of nteraction domnain m icm- (3)沉积过程中，在雾化颗粒对沉积物表面的 struchire during spray deposition Metall Mater Trans A 1994. 冲击力和沉积物表面紊流层的剪切力的共同作用 25.2341第 2期 黄海军等： Ｍｎ对喷射沉积 Ａｌ--25Ｓｉ--ｘＦｅ--ｙＭｎ合金中 Ｆｅ相的影响 表面的形变情况其结果表明：对于 Ｎｉ3Ａｌ和 Ａｌ--6Ｓｉ 合金雾化颗粒冲击沉积物表面时发生了严重形变 雾化颗粒的应变和应变速率分别高达 400％和 10 6ｓ —1使雾化颗粒中的部分枝晶发生严重形变而 断裂；同样Ａｌ--25Ｓｉ--2∙5Ｆｅ--2∙5Ｍｎ合金的雾化颗粒 （固态或者半固态雾化颗粒 ）中已形成的枝晶状 α--Ａｌ15（ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2相冲击沉积物表面时会发生 严重形变甚至发生破碎． 另外雾化液滴撞击沉积表面不只是单个雾化 液滴的行为它是一个非常复杂的动态、瞬时、高能、 高频和高速的过程不同状态、不同尺寸、不同速度 和不同密度分布的大量的雾化液滴随机地、动态瞬 时地、非连续地轰击沉积物表面同时实现雾化液滴 和沉积物的能量、动量和热量的交换从而使沉积物 表面的半固态层具有半固态流变的特性．半固态层 在高应变速率条件下它的黏度显著下降从而容易 使已形成的枝晶相发生变形和断裂它的显微组织 形成可能类似于半固态流变铸造过程．对于雾化过 程或沉积过程中形核、长大的 α--Ａｌ15 （ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2 相当它们还未长大成为较大尺寸的枝晶时在沉积 物表面半固态流变层的剪切力的作用下将使已形 成的 α--Ａｌ15（ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2 相发生严重变形甚至可 能发生破碎．值得注意的是在喷射沉积过程中α-- Ａｌ15（ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2相的晶粒非常细小其具备非常高 的比表面能从而使破碎后的细小 α--Ａｌ15 （Ｆｅ Ｍｎ）3Ｓｉ2相易于在高温半固态层中发生球化． 4 结论 （1） 添加 Ｍｎ元素到喷射沉积高硅铝合金中 将形成颗粒状的 α--Ａｌ15（ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2相而针状的 δ 和 β相却减少． （2） Ｍｎ／Ｆｅ质量比是衡量喷射沉积 Ａｌ--25Ｓｉ-- ｘＦｅ--ｙＭｎ合金中 Ｆｅ相的球化效果好坏的重要参数 当 Ｍｎ／Ｆｅ比值为 0∙83或 1时合金中的 Ｆｅ相仅以 颗粒状的 α--Ａｌ15（ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2相形式存在． （3） 沉积过程中在雾化颗粒对沉积物表面的 冲击力和沉积物表面紊流层的剪切力的共同作用 下可能使较小尺寸的枝晶 α--Ａｌ15 （ＦｅＭｎ）3Ｓｉ2 相 破碎另外沉积物表面高温熔池的球化作用又使 Ａｌ--25--ｘＦｅ--ｙＭｎ合 金 沉 积 坯 中 的 α--Ａｌ15 （Ｆｅ Ｍｎ）3Ｓｉ2相呈现颗粒状． 参 考 文 献 ［1］ ＺｈｏｕＪＤｕｓｚｃｚｙｋＪＫｏｒｅｖａａｒＢＭ．Ａｓ-ｓｐｒａｙ-ｄｅｐｏｓｉｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆａｎＡｌ-20Ｓｉ-5ＦｅＯｓｐｒｅｙｐｒｅｆｏｒｍａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｓｕｂ- ｓｅｑｕｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．ＪＭａｔｅｒＳｃｉ199126：5275 ［2］ ＹｉＪＺＧａｏＹＸＬｅｅＰＤｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＦｅ-ｃｏｎｔｅｎｔｏｎｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎａｃａｓｔａｌｕｍｉｎｕｍ-ｓｉｌｉｃｏｎａｌｌｏｙ （Ａ356-Ｔ6）．ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇＡ2004386：396 ［3］ ＫｉｍＨＹＰａｒｋＴＹＨａｎＳＷｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＭｎｏｎｔｈｅｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆα-Ａｌ（ＦｅＭｎ）ＳｉｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎＡ356ａｌｌｏｙｓ．ＪＣｒｙｓｔ Ｇｒｏｗｔｈ2006291：207 ［4］ ＫｉｍＨＹＨａｎＳＷＬｅｅＨＭ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭｎａｎｄＣｒｏｎ ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡ356-0∙20Ｆｅａｌｌｏｙ．ＭａｔｅｒＬｅｔｔ2006 60：1880 ［5］ ＳｈａｂｅｓｔａｒｉＳＧ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｒｏｎａｎｄｍａｎｇａｎｅｓｅｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎａｌｕｍｉｎｕｍ-ｓｉｌｉｃｏｎａｌｌｏｙｓ．ＭａｔｅｒＳｃｉ ＥｎｇＡ2004383：289 ［6］ ＳｒｉｖａｓｔａｖａＶＣＧｈｏｓａｌＰＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＳＮ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｓｔｕｒｅａｎｄ ｐｈａｓｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｓｐｒａｙ-ｄｅｐｏｓｉｔｅｄＡｌ-18％Ｓｉ-5％Ｆｅ-1∙5％Ｃｕａｌ- ｌｏｙ．ＭａｔｅｒＬｅｔｔ200256：797 ［7］ ＧｏｗｒｉＳＳａｍｕｅｌＳＨ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａ- ｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｌ-Ｓｉ-Ｃｕ-Ｍｇ-Ｆｅ380ａｌ- ｌｏｙ．ＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒＴｒａｎｓＡ199425：437 ［8］ ＣｒｉｋｅｌＪＰｆｅｉｆｆｅｒＷ ＤＳａｂａｔｈＧｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｚｉｎｃｉｒｏｎａｎｄ ｍａｎｇａｎｅｓｅｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌＳｉ8Ｃｕ3-ｔｙｐｅａｌｌｏｙｓ．Ａｌｕｍｉｎｕｍ 198661：917 ［9］ ＢｅｒｅｔａＬＡＦｅｒｒａｒｉｎｉＣＦＢｏｔｔａＦＷ Ｊｅｔａｌ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｒａｙｃｏ-ｄｅｐｏｓｉｔｅｄＡｌ-8∙9ｗｔ．％ Ｓｉ-3∙2 ｗｔ．％ Ｃｕ-0∙9ｗｔ．％ Ｆｅ＋（Ａｌ-3ｗｔ．％ Ｍｎ-4ｗｔ．％ Ｓｉ）ｐｃｏｍｐｏｓ- ｉｔｅ．ＪＡｌｌｏｙｓＣｏｍｐｄ2007434／435（31）：371 ［10］ ＺｈａｎｇＪＳＣｕｉＨＤｕａｎＸＪｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｅ- ｈａｖｉｏｒｉｎｓｐｒａｙｄｅｐｏｓｉｔｅｄｐｒｅｆｏｒｍ （Ⅱ ）—ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒ Ａｌ-Ｃｕａｌｌｏｙ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ199719（1）：28 （张济山崔华段先进等．雾化喷射沉积成形中沉积体内 的凝固过程 （Ⅱ ）———Ａｌ--Ｃｕ合金的计算．北京科技大学学 报199719（1）：28） ［11］ ＬｉａｎｇＸＬａｖｅｒｎｉａＥＪ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｄｏｍａｉｎｍｉｃｒｏ- ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｕｒｉｎｇｓｐｒａｙｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．ＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒＴｒａｎｓＡ1994 25：2341 ·223·