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3.1.2浇注温度对未变质铸态组织中初生硅的影响.14
3.2机械搅拌工艺对变质铸态组织中初生硅的影响.16
3.2.1搅拌速率对变质铸态组织中初生硅的影响.16
3.2.2浇注温度对变质铸态组织中初生硅的影响.17
3.3变质剂的添加量对铸态组织中初生硅的影响.19
结论.22
致谢.23
参考文献.24
1 绪论 1.1 引言 高硅铝合金是现代工业生产中一种重要的铸造合金，其力学性能和铸造性能优异。主要应用在汽车、航天、机械、电子等工业领域中，主要用于生产质量轻、耐磨性能好的零件[1-3]。但是铸造状态下的铝硅合金中存在大量针状共晶硅相和板条状初生硅相，极大的限制了铝硅合金的使用性能[4-5]。一直以来，能使硅相同时球化和细化的方法是人们努力研究的目标。变质处理、半固态搅拌、喷射冲积、球化热处理等是改善硅相的主要方法[6-11]。通过这些技术，能较好的细化铝硅合金中粗大的硅相。
1.2 高硅铝合金的性能、组织特点 Al-Si 二元合金是一种重要的铸造合金，其共晶相图如下所示（图 1.1）。一般情况下Al-Si二元合金仅有 α 相和β 相。α 相是铝溶于硅中的枝状固溶体，其性能与纯铝相似，固可写做（Al）相。β 相是Al 溶于Si 的固溶体，其溶解度目前无法确定，但是其中铝的含量及其稀少，所以β 相可以视为纯硅。高硅铝合金固化时最先产生的初生 β 相通常叫做初生Si，在温度减至577℃时，析出的（α+β）共晶体中的β 相通常叫做共晶 Si。在铸态下，若不经过处理，初生si 通常呈现为粗大的板条状，共晶 si 为粗大的片状。高硅铝合金的主要组成部分是共晶组织，并存留许多粗大的初生 Si。随着高硅铝合金中 Si 含量逐渐上升，合金中的初生硅相也开始增大，形成大量板条状晶体，这将会大大降低高硅铝合金强度和塑性，且合金也变得难以加工成型，甚至初生硅还会在加工中脱落导致表面粗糙[12-14]。 Al-Si 合金拥有低密度、低热膨胀系数、耐磨、易铸造成型等优良特点，且随着合金中Si 含量的上升，合金的密度减小、耐磨性增加、耐蚀性增加、热稳定性提升[15-17]。因此，如何在增加Si 含量的同时又细化合金中粗大的初生硅晶体变得尤其重要。
1.3 高硅铝合金的应用 进入21 世纪，我国工业的飞速进步，愈发需要高性能的材料。做为地球上含量最高的金属元素，铝和铝合金是工业生产中使用最普及的原料之一。铝硅合金的轻质，耐高温，节能、低耗、低污染等特点，使之在航天、航空、机械、汽车、电子等领域备受关注。过共晶硅铝合金主要当作汽车、摩托、轮船等的内燃机活塞原料。现在一直选用 ZL109和ZL108合金生产，这种合金的过共晶含量不高，乃至是亚共晶组织，使之热稳定性和耐磨性较差，因此活塞的使用寿命较短和内燃机效率不高，因此需要性能更好的合金来制备活塞。而含 Si 量超过20%的高硅铝合金，拥有轻质、耐磨等特性，不失为一种理想的耐磨活塞材料。但是，未经处理的高硅铝合金中含有许多粗大的初生硅相，这些初生硅严重割裂了基体，影响了材料的力学性能、降低了切削加工性能，限制了高硅铝合金的应用。因此，迫切需要一种工艺来细化和球化高硅铝合金中的初生硅颗粒
。1.4 影响初生硅形态的主要因素
1.4.1 冷却速率的影响 大量实验发现，在铸造状态下，冷却速率提高能减小初生硅的尺寸[19-20]。并且冷却速率提高会阻碍初生硅晶粒长大，使其往星状晶粒转变[21-22]。在冷却速率高于 825F/min 时还会产生羽状共晶硅，但现在还无法确定这种组织到底是初生硅还是共晶硅。不过据目前研究可知，这种组织的生长估计处于初生硅和共晶硅之间[22]