【摘 要】
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铝硅合金是一种铸造性能优良的轻质合金,具有热膨胀率低、耐磨性好、比强度高等优点,其性能能够满足汽车行业、航空航天以及电子封装等领域的要求而被广泛应用。随着铝硅合金中含硅量的增加,Al-Si合金铸态组织中出现许多板块状初晶硅和粗针状共晶硅,严重破坏了合金基体的完整性,同时导致应力集中,降低铝硅合金的力学性能。因此,近年来,人们致力于研究细化初晶硅和共晶硅来改善铝硅合金的综合性能。本文以过共晶Al-2
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铝硅合金是一种铸造性能优良的轻质合金,具有热膨胀率低、耐磨性好、比强度高等优点,其性能能够满足汽车行业、航空航天以及电子封装等领域的要求而被广泛应用。随着铝硅合金中含硅量的增加,Al-Si合金铸态组织中出现许多板块状初晶硅和粗针状共晶硅,严重破坏了合金基体的完整性,同时导致应力集中,降低铝硅合金的力学性能。因此,近年来,人们致力于研究细化初晶硅和共晶硅来改善铝硅合金的综合性能。本文以过共晶Al-24Si合金和共晶Al-12Si合金为研究对象,研究了ZnS对过共晶Al-24Si合金和共晶Al-12Si合金凝固组织的影响:（1）采用外加法和原位生成法,利用ZnS对过共晶Al-24Si合金进行变质处理。过共晶Al-24Si合金凝固组织中初晶硅和共晶硅两相均得到了一定程度的细化。对比原位法和外加法发现,当采用外加法向合金中添加0.6wt.%的微纳级ZnS时,Al-24Si合金中初晶硅得到了最佳细化效果,平均尺寸达到了23.46μm,初晶硅尺寸分布范围也较窄。（2）采用化学水浴法制备Al-12Si/ZnS变质剂,利用X-射线衍射（以下简称XRD）、扫描电子显微镜（以下简称SEM）、透射电子显微镜（以下简称TEM）以及能谱（以下简称EDX）分析了Al-12Si/ZnS物相与形貌。以Al-12Si/ZnS为变质剂,对共晶Al-12Si合金以及过共晶Al-24Si合金变质处理,实现了对铝硅合金中共晶硅的细化。当Al-12Si/ZnS的添加量为17.5 wt.%时,Al-12Si合金中共晶硅被细化成蠕虫状,平均尺寸为6.53μm。变质处理后的Al-12Si共晶合金布氏硬度提高了6.3%,极限抗拉强度和延伸率分别比未变质合金提高了16.19%和55.35%。（3）根据热分析原理,设计并安装了铝硅合金热分析仪器,测量并分析了添加变质与未添加变质剂铝硅合金的冷却曲线,发现ZnS变质剂可以有效的减小初晶硅和共晶硅结晶所需的过冷度。添加0.6wt.%ZnS变质处理后过共晶Al-24Si合金中初晶硅结晶过冷度提高了56.2℃;添加17.5wt.%Al-12Si/ZnS变质处理后共晶Al-12Si合金中共晶硅结晶过冷度提高了23.2℃。
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