·1240· 北京科技大学学报 第33卷 图3正常处理与脉冲电流处理后铝硅合金的组织.(a)正常热处理(530℃保温10min):(b)室温加脉冲电流处理(530℃保温10min): (c)正常热处理(530℃保温8h):(d)高温加脉冲电流处理(530℃保温8h) Fig.3 Microstructures of the Al-Si alloy after normal and electropulsing heating:(a)normal heat treatment (at 530C for 10 min):(b)applying pulse current at room-emperature (at 530C for 10min):(c)normal heat treatment (at 530C for 8h):(d)applying pulse current at high tempera- hure(at530℃for8h) 塞积. 上少量短条状的混合形态. 高温下施加低密度脉冲电流可加速铝硅合金中 2.2脉冲电流对球墨铸铁中石墨形态的影响 位错的形成.位错的尺寸存在一个满足亚稳态条件 图4(a)是球墨铸铁的铸态组织，图4(b)是正 的极小值).要想增加位错半径则需外部能量的 常热处理后球墨铸铁的组织.比较图4(a)和 输入，位错才能稳定存在.高温下施加脉冲电流相 图4(b)可以看出，铸态球墨铸铁在920℃保温3min 当于周期性地给金属输入瞬态能量，使位错半径达 后，石墨球的直径变大.图4(c)为脉冲电流处理 到满足亚稳态条件的极小值，从而加速了位错的形 下，球墨铸铁从室温加热到920℃并保温3min的组 成.另外，在高温下对铝硅合金施加脉冲电流相当 织，图4(d)为球墨铸铁在920℃保温3min的同时 于对基体中己有的位错施加一切应力.位错在脉冲 施加脉冲电流的组织.从图中可以看出，与相同工 电流作用下开始滑移，到达共晶硅附近会产生一定 艺的正常高温石墨化处理相比，脉冲电流处理后，原 程度的位错塞积 有石墨球的直径并没有明显增加.表1给出了不同 共晶硅周围的位错塞积使共晶硅具有较高的能 处理条件下原有石墨的平均似圆度值.可以看出， 态和较大的能态不均匀性，这使其粒化过程大大加 不管在室温还是高温施加脉冲电流，原有石墨的平 快.另外，粗杆状共晶硅的熔断、粒化过程还受硅原 均似圆度都略有增加 子扩散能力的控制.脉冲电流可加速原子的扩散迁 另外，从图4(c)和4(d)中还可以看出，不管 移过程，这为共晶硅的粒化过程创造了条件.熔断 在室温还是高温施加脉冲电流，组织中都出现了 后的枝条长度越短，原子从条状晶两端向中部扩散 新生的小石墨.在室温施加脉冲电流后，新生石墨 迁移而使其厚度增加就越容易，粒化就越快.有些 主要在渗碳体附近形成。在高温施加脉冲电流后， 较长的共品硅枝条需要通过多次熔断而成为短条 新生石墨主要在奥氏体品界形核，如图中箭头所 状，如果来不及进一步熔断，则将以条状或短条状的 示.将脉冲电流处理后的试样打断，观察试样断口 形态存在于合金中.因此，最终出现以粒状为主加 截面的扫描电镜组织如图5所示.从图中可以看北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 3 正常处理与脉冲电流处理后铝硅合金的组织． ( a) 正常热处理( 530 ℃保温 10 min) ; ( b) 室温加脉冲电流处理( 530 ℃保温 10 min) ; ( c) 正常热处理( 530 ℃保温 8 h) ; ( d) 高温加脉冲电流处理( 530 ℃保温 8 h) Fig． 3 Microstructures of the Al-Si alloy after normal and electropulsing heating: ( a) normal heat treatment ( at 530 ℃ for 10 min) ; ( b) applying pulse current at room-temperature ( at 530 ℃ for 10 min) ; ( c) normal heat treatment ( at 530 ℃ for 8 h) ; ( d) applying pulse current at high tempera￾ture ( at 530 ℃ for 8 h) 塞积． 高温下施加低密度脉冲电流可加速铝硅合金中 位错的形成． 位错的尺寸存在一个满足亚稳态条件 的极小值［13］． 要想增加位错半径则需外部能量的 输入，位错才能稳定存在． 高温下施加脉冲电流相 当于周期性地给金属输入瞬态能量，使位错半径达 到满足亚稳态条件的极小值，从而加速了位错的形 成． 另外，在高温下对铝硅合金施加脉冲电流相当 于对基体中已有的位错施加一切应力． 位错在脉冲 电流作用下开始滑移，到达共晶硅附近会产生一定 程度的位错塞积． 共晶硅周围的位错塞积使共晶硅具有较高的能 态和较大的能态不均匀性，这使其粒化过程大大加 快． 另外，粗杆状共晶硅的熔断、粒化过程还受硅原 子扩散能力的控制． 脉冲电流可加速原子的扩散迁 移过程，这为共晶硅的粒化过程创造了条件． 熔断 后的枝条长度越短，原子从条状晶两端向中部扩散 迁移而使其厚度增加就越容易，粒化就越快． 有些 较长的共晶硅枝条需要通过多次熔断而成为短条 状，如果来不及进一步熔断，则将以条状或短条状的 形态存在于合金中． 因此，最终出现以粒状为主加 上少量短条状的混合形态． 2. 2 脉冲电流对球墨铸铁中石墨形态的影响 图 4( a) 是球墨铸铁的铸态组织，图 4( b) 是正 常热处 理 后 球 墨 铸 铁 的 组 织． 比 较 图 4 ( a ) 和 图 4( b) 可以看出，铸态球墨铸铁在 920 ℃保温3 min 后，石墨球的直径变大． 图 4 ( c) 为脉冲电流处理 下，球墨铸铁从室温加热到 920 ℃并保温 3 min 的组 织，图 4( d) 为球墨铸铁在 920 ℃ 保温 3 min 的同时 施加脉冲电流的组织． 从图中可以看出，与相同工 艺的正常高温石墨化处理相比，脉冲电流处理后，原 有石墨球的直径并没有明显增加． 表 1 给出了不同 处理条件下原有石墨的平均似圆度值． 可以看出， 不管在室温还是高温施加脉冲电流，原有石墨的平 均似圆度都略有增加． 另外，从图 4( c) 和 4( d) 中还可以看出，不管 在室温还是高温施加脉冲电流，组织中都出现了 新生的小石墨． 在室温施加脉冲电流后，新生石墨 主要在渗碳体附近形成． 在高温施加脉冲电流后， 新生石墨主要在奥氏体晶界形核，如图中箭头所 示． 将脉冲电流处理后的试样打断，观察试样断口 截面的扫描电镜组织如图 5 所示． 从图中可以看 ·1240·