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2019中国有色金属行业年会

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【SMM年会】中北大学副教授张文达——铸造铝合金熔体变质技术研究进展

来源:SMM

SMM11月23日讯:中北大学张文达教授在再生铝合金熔体变质技术研究进展分会场针对铸造铝合金共品硅相的变质技术、铸造铝合金中共富铁相的变质技术以及钨变质处理富铁相钨变质处理进展做了相关阐释。

铸造铝硅合金共晶硅相变质问题

粗大针片状的共晶Si相,该相不仅严重割裂铝基体而且在形变过程中易产生应力集中导致自身的破裂形成微裂纹,进而降低了合金的力学性能,尤其塑性性能严重降低。

影响Sr变质效果因素——毒化效应

目前研究人员关于作为细化剂B对Sr变质的毒化效应的看法比较一致。B对Sr变质共晶硅产生毒化效果造成变质失效。

添加不同细化剂的经Sr变质A356合金力学性能(T6处理)比较:

在Ca和Sr共存的铝硅合金中,Ca含量小于51ppm时未发现经Sr变质共晶Si相形貌的变化,当Ca含量97ppm时,其对Sr变质毒化作用开始显现,当Ca含量达到400ppm~500ppm时,共晶Si颗粒粗化最为严重。

当熔体中P和Sr共存时,变质效果并没有人们期望的那么好,这主要是因为P和Sr产生毒化效应。此外,铸造铝合金中富铁相常用变质剂为Mn变质、Be变质、Sr变质、稀土元素变质。

钨变质处理富铁相变质处理

如下图为不同钨的添加量对A356-1.0wt.%Fe合金中富铁相形貌的影响,对于含铁量为1%的A356,当钨的加入量为0.1%(如下图(a))和0.3%(如下图(b))合金组织中的富铁相仍为针片状形貌,这说明较低含量的钨元素并不足以使对合金性能危害较大的针片状形貌的的富铁相转变危害性较小的汉字状或者块状形貌的富铁相。随着合金中钨加入量增加至0.5%(如下图(c))时,针片状的富铁相形貌转变为了鱼骨状、汉字状以及颗粒状形貌,但合金组织中仍有部分针片状形貌的富铁相存在,即富铁相没有被完全变质。

进一步增加钨元素的添加量至1%(如下图(d)),发现合金组织中仍为部分针片状、鱼骨状、汉字状和颗粒状四种形貌共存,当合金中钨的添加量为3%(如下图(e))和(如下图(f))时,合金组织中除了针片状、鱼骨状、汉字状和颗粒状形貌外,还新增加了少量的较大尺寸的块状和星状形貌的富铁相。

如下图所示,为钨变质合金组织显微形貌SEM图(如图(a))以及其对应的各元素的分布情况,其中图(b)和图(c)分别为图(a)中Fe元素和W元素的分布状况。由面扫结果中Fe元素(如图(b))和W元素(如图(c))的分布情况不难看出,钨元素主要集中分布在富铁相所在的位置,尤其对于较大块状的富铁相其所在位置钨元素明显较多,而成针片状未被变质的富铁相在面扫结果中未发现W元素分布在对应的该区域。由此我们推断,富铁相中可能有钨元素的存在。

目前,铝熔体处理技术已成为制约各国、各再生铝企业向高纯净、高品位、精细化发展的一大瓶颈。因此,我们需要重视熔体处理技术,加强熔体处理新技术的研究,开发与引进、消化吸收。唯有如此,才能使一个企业、一种铝材制品的质量得到提高,品味得以提升,从而增加企业铝制品在国际市场的竞争能力。

行业应加强再生铝领域产学研合作。密切和生产企业联系,积极进行产学研合作,瞄准世界先进水平和针对企业实际需要解决的关键技术难题进行科技研究,着重提高企业的科技研发水平和科研成果转化能力。


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