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本文对过热处理影响铝合金形核温度、结晶潜热、凝固组织和性能的规律及其机制进行了实验和理论研究。取得的主要研究结果有:
熔体过热处理对Al-11%Si合金影响的研究中,实验结果发现Al-11%Si合金的形核温度先随过热温度的升高而降低,过热温度超过860℃后,过热温度对形核温度没有明显影响。合金的结晶潜热随过热温度的升高具有先减小后增大的规律,过热温度为860℃时,结晶潜热达到其最小值。Al-11%Si的过热温度过低和过高时,共晶硅均为粗大的针片状,表现出小平面生长的特征;过热温度为860℃时,其晶硅为细小的点状,表现出非小平面生长的特征。
研究过热处理后冷却到浇注温度,在低温保温时间对Al-11%Si合金的形核温度和结晶潜热的影响。实验结果发现,随熔体低温保温时间的延长,形核温度在升高,结晶潜热在增大,共晶硅出细小的点状转变为粗大的针片状,使得力学性能明显降低。
从理论上研究了金属液中原子团的原子数随过热温度的变化关系,得到了过热处理影响合金结晶相形核温度、结晶潜热和生长特性因子的理论关系式,所得理论结果与实验结果相吻合。
熔体过热处理可以把Al-25%Si合金初生硅晶粒平均尺寸细化到20μm,且初生硅分布均匀,呈小块状,共晶硅被细化成短棒状和点状,铸态平均抗拉强度可以达到225MPa以上。在对Al-25%Si正交热处理实验中,实验得到了最佳热处理工艺:540℃固溶处理9h和170℃时效处理8h。
熔体过热处理也可以改善Al-10%Cu合金的组织和性能。研究结果发现:在不同过热温度下,过热900℃时,Al-10%Cu抗拉强度和延伸率最佳,分别为171.9MPa和2.87%;高低温混合法对Al-10%Cu组织和性能有明显的改善。研究发现高温熔体900℃和低温熔体650℃混合时,其抗拉强度为231.8MPa。