сплавы alsi42 | Обзор

Добавление легирующих элементов является важным способом улучшения микроструктуры и свойств сплавов Al-Si. Обычно добавляемые элементы в сплавах Al-Si включают Mg, Cu, Mn, Sr и RE. Элемент Mg может быть растворен в α-Al, чтобы вызвать искажение решетки и играть роль в укреплении твердого раствора. При этом Mg и Si образуют фазу Mg2Si, которая является фазой укрепления и улучшает твердость сплава. Содержание Cu в сплаве Al-Si достигает 2,5%, а количество фаз Al2Cu увеличивается, что распределяется на границе раздела α-Al и эвтектического кремния, и играет укрепляющую роль, но грубая морфология и распределение фазы усиления делают сплав удлиненной скоростью уменьшения. Mn может уменьшить количество и размер первичного кремния в сплаве Al-Si, и эвтектический кремний становится более короткой игольчатой структурой. Mn-содержащий гиперэвтектический сплав Al-Si будет выпадать в осадок Mn-содержащие дисперсные фазовые частицы во время процесса гомогенизации, который имеет высокую плотность и высокую термическую стабильность, очищает перекристаллизованные зерна, а также становится ядром ядра старения укрепляющей фазы. Значительное влияние оказывают механические свойства и свойства обработки сплава. Sr может сделать морфологию эвтектического Si фазовым переходом от игольчатого к волокнистому; после добавления элементов Mn и Sr фаза AlFeSi в сплаве Al-Si равномерно распределяется в α-Al дендрите, а Mn улучшает морфологию игольчатой Fe-фазы. Определенное количество Ba оказывает хорошее метаморфическое действие на эвтектический кремний ZL109, и в то же время обладает хорошей устойчивостью к метаморфизму и свойствам рецессии и переплавки, а сплав после метаморфизма может получить более высокую прочность; но когда содержание Ba превысит 0,125%, в структуре появится. Присутствует небольшое количество ацикулярной фазы, и производительность соответственно снижается. С увеличением содержания железа размер богатой железом фазы в алюминиевом сплаве А356 увеличивается, морфология изменяется от костной до игольчатой, а прочность сплава на растяжение снижается. Крупные богатые чешуйчатым железом частицы интерметаллических соединений в отливках из алюминиевого сплава с высоким содержанием железа способствуют усталостным трещинам Инициирование сплава является одним из источников трещин, однако увеличение содержания железа повысит высокую температуру и кратковременную прочность сплава на растяжение. После добавления Sb в A356 для модификации плотность сплава увеличивается, а эффект модификации оказывает долгосрочный эффект; Zr может эффективно очищать зерна и ингибировать рекристаллизацию. Добавление элемента Zn к определенному количеству может образовать эвтектическую группу в структуре модифицированного сплава Al-Si. По мере увеличения количества Zn твердость сплава увеличивается, а удлинение уменьшается. Соль фосфора добавляют в гиперэвтектику алюминиево-кремниевый сплав с образованием гетеросердечника A1P, размер первичного кремния уменьшается, а форма меняется от формы пластины к полигональной или агломератной форме. Сплав обладает хорошими механическими свойствами, износостойкостью и литейными свойствами.

Соответствующая температура и время обработки старения могут значительно улучшить однородность структуры и морфологию осадков, тем самым увеличивая прочность сплава, но слишком высокая температура или слишком длительное время выдержки уменьшат прочность сплава. Среди факторов, влияющих на механические свойства алюминиевого сплава А356, время старения оказывает наибольшее влияние на прочность на растяжение, предел текучести и удлинение, и величина этих свойств сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением времени старения. Когда время выдержки слишком велико, зерна, очевидно, огрублены, а огрубление и изменение формы зерен непосредственно уменьшают твердость материала. Во-вторых, непрерывная и грубая хрупкая фаза Mg2Si образуется, когда время старения слишком велико, что также снижает механические свойства сплава. Фаза осаждения Mg2Si представляет собой твердое и хрупкое интерметаллическое соединение, которое может эффективно зафиксировать дислокации, стабилизировать подструктуру, предотвратить скольжение границы зерна, так что прочность, пластичность, ударная вязкость и твердость хорошо сочетаются, и в то же время температура рекристаллизации матрицы увеличивается. Таким образом, рекристаллизация подавляется; кроме того, повышается прочность матрицы. Стабильная фаза упрочнения осадками, полученная из стареющего литого сплава Al-Si, не растворяется в матрице, предотвращая дальнобойное движение дислокаций, тем самым улучшая термоутоместое сопротивление сплава. Усталостные свойства сплавов в основном зависят от морфологии и размера частиц Si, которые контролируются путем регулировки термообработки. Термообработанный сплав обладает отличными усталостными свойствами благодаря большому количеству тонкой сфероидизации Si. Мелкие частицы кремния существуют в структуре ячейки, они могут ограничивать расширение усталостных трещин и задерживать усталостное разрушение, изменяя направление распространения. Она разделена мелкими ямочками, и на краю ямочек не появляются большие ямочки, а однородность его лучше, чем у растяжимого перелома после термообработки Т6. Поэтому удлинение сплава после двухступенчатого старения более превосходно, чем у процесса Т6. Поверхность разрушения сплава А356 после обработки Т6 смешивается с плоскостями расщепления и некоторыми ямочками, в которых легко образуются хрупкие трещины. Для гиперэвтектичных сплавов Al-Si температура старения влияет на граничное растворение и диффузию легирующих элементов. С повышением температуры старения ускоряется граничное растворение и диффузия легирующих элементов, что выгодно для улучшения механических свойств сплава. Соответствующий процесс обработки старения улучшит износостойкость сплава. Sun Yu et al. изучили влияние процесса термообработки на модифицированные стронцием почти эвтектические сплавы Литья Al-Si и обнаружили, что обработка старением снижает пластичность материала. Liu Tuanshen et al. обнаружили, что обработка старения может улучшить ударную вязкость сплава Al-20% Si, что связано с изменением формы первичного кремния и эвтектического кремния и укреплением матрицы.

As-cast Al-Si сплавы в основном состоят из α-Al дендритов и грубого эвтектического кремния. Для гиперевтектических сплавов Al-Si в дополнение к ним существует первичный кремний, в котором α дендритные формы являются эллиптическими дендритами. Для объемного полигонального первичного кремния, чем больше размер частиц и чем более неправильная форма, тем ниже прочность, и легко предпочтительно растрескиваться во время процесса растяжения. Huang Caimin et al. обнаружили, что когда высокотемпературная алюминиевая жидкость охлаждается и затвердевает, из-за локального градиента температуры и различных скоростей охлаждения, дендриты сплава A356 появляются с сегрегацией компонентов, а матрица также имеет рыхлость, отверстия, включения, усадочные отверстия и дефект оксидных пленок. Эвтектический кремний немодифицированного сплава А356 имеет форму грубых игл. Mg2Si является фазой усиления осадков, но количество фаз Mg2Si в состоянии as-cast мало и мало, поэтому его нелегко найти. В морфологии растяжимого разрушения сплава А356 появляется большое количество гладких квазирасщепленных плоскостей, а в локальной области имеются ямочки разных размеров. Большинство ямочек небольшие и неглубокие, а их количество относительно невелико. Причина характеристик плоскости расщепления заключается в том, что на стыке эвтектического кремния и подложки будут возникать трещины, которые будут расширяться и распространяться в эвтектической области; Yifan Wang et al. обнаружили, что интерфейс Al-7Si-0,6Mg образует ковалентные связи между атомами Al и Si. , ковалентная связь играет ключевую роль в прочности межфазной связи. Согласно теории разрушения Гриффита, трещины сначала образуются и распространяются внутри фазы осаждения Al, а граница раздела может действовать как защитный слой для предотвращения распространения трещин. Lou Huashan et al. обнаружили через разрушение алюминиевого сплава A356, что когда распространение трещины сталкивается с препятствием эвтектического кремния, трещина будет отсекать эвтектические частицы кремния, и по мере того, как маленькая трещина растет и соединяется вместе, образуя длинную трещину, то трещина распространяется и следует принципу минимального потребления энергии, и распространяется через самую слабую часть границы зерна (пластинчатую структуру) и, наконец, проявляется как хрупкий разлом. В то же время S. Samat et al. обнаружили, что снижение пластичности связано с микроструктурными характеристиками вредных ацикулярных β-AlFeSi интерметаллических соединений и существованием микроскопических пор при затвердевании. Для гиперэвтектичных сплавов Al-Si грубый первичный кремний может улучшить износостойкость сплава в качестве твердой точки, но поскольку он твердый и хрупкий, матрица сильно расщепляется, поэтому механические свойства сплава снижаются, а производительность обработки ухудшается.