Влияние высокой скорости кристаллизации на микроструктуру и рафинирующую способность лигатуры Al-Si-P

Влияние высокой скорости кристаллизации на микроструктуру и рафинирующую способность лигатуры Al-Si-P 

Исследовалось влияние лигатуры Al-18Si-2.5P на модифицирование первичного кремния в заэвтектических сплавах А390, а также влияние рафинирования на микроструктуру сплавов.

Результаты показывают, что при увеличении скорости кристаллизации, размеры частиц AlP в лигатуре Al-18Si-2.5P уменьшаются и преобразуются  из пластинчатой в мелкую узловую форму. Быстрая кристаллизация значительно улучшает рафинирующую способность и восстановление фосфора лигатуры Al-18Si-2.5P. Предполагается, что разница в производительности рафинирования лигатуры Al-18Si-2.5P связана с морфологией, размером и количеством частиц AlP в лигатуре, которые могут повлиять

скорость растворения AlP и тем самым повлиять на производительность рафинирования. 

1. Введение

Значительные  усилия были сосредоточены на усовершенствование модификаторов для удовлетворения экологических требований и возможности  промышленного применения. Среди  модификаторов фосфор является одним из наиболее эффективных рафинаторов первичных кристаллов кремния и может быть добавлен в расплав во многих формах, таких как Cu-P, Al-Cu-P, и Al-Fe-P. Несколько исследований этих лигатур были приведены в некоторых литературных источниках. Например, Чжан и др.. (2008) исследовали микроструктуру и механические свойства заэвтектических силуминов легированных Cu-P. Однако, Маенг и др.. (2000) сообщили, что по сравнению с лигатурой Al-Cu-P, лигатура Cu-P более подходит к использованию в качестве модификатора, но нуждается в более высоких температурах модифицирования. Киффинентал

(2001) использовал  лигатуру Al-Fe-P для исследования влияния

фосфора на расстояния между первичными кристаллами кремния  в заэвтектических сплавах Al-Si. Фараджи  и др.. (2005) было изучено влияние скорости кристаллизации и охлаждения лигатуры Al-Fe-P на число первичных кристаллов кремния на единицу объема в заэвтектических силуминах. Хотя, добавление лигатуры Al-Fe-P является

причиной загрязнения  сплава примесями железа, что оказывает вредное влияние на механические свойства, особенно на относительное удлинение и ударную вязкость. Таким образом, AlP-содержащие лигатуры без примеси других элементов считаются идеальным способом введения фосфора для модифицирования первичных кристаллов кремния в заэвтектических силуминах. 

Быстрый процесс  кристаллизации (RSP) металлов и сплавов подразумевает очень высокие скорости охлаждения при переходе от жидкого состояния в твердое. Значительное модифицирование может быть получено путем обработки RSP, в виде измельчения микроструктуры, уменьшения масштабов сегрегации, расширения зоны твёрдого раствора и формирования неравновесных фаз (Маджумдар и Сумбур, 1993). Джонс (1991) изучил формирования микроструктуры в быстро затвердевших материалах и её влияние на свойства. Триведи (1994) получил, что быстрая кристаллизация, неравновесные условия на границе и изменение диффузионных условий играют важную роль в формировании

микроструктуры. Жанг и др.. (2003) сообщили, что быстрый процесс кристаллизации приводит к увеличению эффективности измельчения зерна лигатурой Al-5Ti-1B.

В этом исследовании были разработаны тройные лигатуры на основе алюминия  Al-18Si-2.5P и изучено влияние высокой скорости кристаллизации на модифицирование микроструктуры. 
 

2. Экспериментальная часть

В экспериментах  использовался сплав А390. Его химический состав приведён в таблице 1.

Образцы лигатуры Al-18Si-2.5P с различными скоростями кристаллизации были

предоставлены компанией «Shandong Shanda Al&Mg Melt Technology Co.Ltd.»

После получения слитка, лигатуры Al-18Si-2.5P были переплавлены путем индукционного нагрева высокой частоты (температура – 1600 С) в атмосфере аргона, затем сплав разливался в различные формы. Были получены образцы лигатуры Al-18Si-2.5P с различной микроструктурой, вызванной различной скоростью охлаждения. Данные по образцам приведены в таблице 2.  

 Сравнение рафинирующего действия и восстановление фосфора различных образцов лигатуры Al-18Si-2.5P проводилось на сплаве А390. Сплав плавился в графитовом тигле с помощью электрической печи сопротивления и доводился до температуры 730 С в течение 30 минут. После расплав дегазировали гексахлорэтаном в течение 15мин, затем сплав легировали с помощью Al-18Si-2.5P. Содержание фосфора - 0,0015. После выдержки расплава от 5 до 60 мин, производилась заливка в кокиль размером 70 мм × 35 мм × 20 мм.

Металлографические  образцы были вырезаны из той же позиции

из литья образцов, то механически шлифовали и полировали

посредством стандартных  процедур. Статистический анализ был проведен на

определить средний  размер первичного кремния. Микроструктура анализ был проведен по высоким видеомикроскоп сферы (HSVM),

JXA-8840 электронного  зонда микроанализатора (РСМА), и  передачи

electronmicroscope (ТЕА). P возмещения в А390 образцы

измерялась с  помощью эмиссионного спектрометра. определение

малых grainswas осуществляется с использованием отдельных районов  электронной дифракции

(SAED) и энергии  дисперсионного анализа рентгеновских  лучей (EDAX). Тепловой

анализ проводился с использованием дифференциального сканирующего калориметра

(DSC)

На латинице