關于ZS24過共晶鋁硅合金變質劑的探究

摘 要：為了更好的進行ZS24合金的分析，我們要進行單質Sr、P及其稀土，這三個環節的關系聯系，從而實現一種復合式的變質劑的應用。我們可以通過對該復合變質劑的應用，進行ZS24合金的編制，得到其共晶硅相，該物體呈現蠕球桿狀，并且該變質劑的應用下，得到的變質效果是明顯的好于普通的高效復合變質劑的，通過對Sr、稀土及其P等三個要素的復合，可以滿足日常良好的變質劑的應用。通過研究P、稀土、Sr的單一變質和三者之間的復合變質，得到了一種變質效果良好的P-RE-Sr三元復合變質劑。利用該復合變質劑變質ZS24合金，得到的初晶硅尺寸僅10～15μm，且初晶硅明顯呈鈍角化和團球化特征，同時得到尺寸細小的共晶硅相，大部分呈蠕球桿狀，好于高效磷復合變質劑（PM）變質的短桿狀共晶硅。

關鍵詞：ZS24過共晶鋁硅合金：存在問題：管理優化

1 關于ZS24合金元素選擇方案及其準備工作的探究

為了更好的進行變質元素的應用效果的分析，該文就ZS2變質劑進行應用，從而實現發動機的有效研制，該變質劑具備良好的應用性能，通過對該應用模式的探究，可以進行各個變質元素之間相互關系的探討，進而優化其變質效果，確保共晶硅及其初晶硅的細化，實現其變質劑的有效應用。該變質劑具備良好的應用效益，在實踐過程中，我們要就其搭配問題及其加入量問題展開研究，實現其合金的綜合性能的提升，這是我們研究該變質劑的一個應用特點，就是實現合金性能的性能最大化，當然，這需要我們展開變質劑搭配量及其加入量的探討。通過對過共晶Al-Si合金文獻的研究發現，當含硅量為22～25%左右時，合金凝固時具有最小的凝固收縮率，曲線擬合估計值約為23.6%，當含Si量超過23.6%時，試樣凝固收縮率從正值開始變為負值，即從凝固收縮轉變為凝固膨脹。且文獻研究發現：Al-Si合金的磨損率隨著硅含量的增加先下降后升高，未變質的鋁硅合金磨損率最低點在硅含量為21%左右，而變質過的鋁硅合金最低點在25%左右。綜合上述研究成果，本試驗將過共晶鋁硅合金的含硅量定為22～26%。

在該實驗探索過程中我們運用了以下的幾個實驗設備，分別是坩堝、干過電阻爐、井式回火爐等。在試驗應用過程中，我們所采用試驗原材料為：SiSi-1、AlCu50等。

2 ZS24合金變質處理試驗體系的優化

2.1 為了更好的進行變質處理溫度的控制，我們需要遵循相關的原則，從而滿足試驗實踐的需要。比如最大效果的體現試驗的變質效果，通過對變質處理溫度的控制，實現試驗的變質效果的優化，實現資源的有效節約，這樣可以避免其溫度過高，而導致的熔體氧化程度的增強，以此實現熔體的變質細化劑的吸收，控制其溫度，這是熔體及其變質劑發生反應的一個重要應用條件。在溫度控制過程中，我們也要確保相關操作的應用，實現一系列的細化劑試驗方案的應用，目前來說，該文所提到的這種變質劑的應用范圍是比較廣泛的，在國際上的應用領域非常廣泛，一般公認初晶硅變質元素為P元素，加入量為合金總重的0.08～0.1%左右為宜，本試驗采用Al-P3.5中間合金，由此推算中間合金添加量為2.0～3.0%；共晶硅變質元素選擇RE和Sr，各自的適宜加入量為0.8～1.2%和0.02～0.06%，同樣換算得到Al-RE10中間合金添加量為8～12%，Al-Sr8中間合金添加量為0.25～0.75%；為了結果對比的客觀性，試驗選擇山東大學研制的PM磷高效復合變質劑作為參考，來考察本試驗所采用變質劑的變質效果。

在試驗應用過程中，通過對合金變質處理模式的應用，確保其各個變質元素的復合應用下的，其共晶硅的形態、尺寸及其分布的變化，從而進行各個變質元素與共晶硅尺寸、形態及其分布關系的剖析。我們可以得知，沒有進行變質的初晶硅尺寸大約在100微米之內，不是均勻分布的，并且其棱角的弧度非常的明顯，共晶硅的數量是比較多的，并且相互連接在一起，呈現針狀比較復雜。通過對α-Al基體的切割，可以利用中間合金，進行P的變質，就可以確保初晶硅尺寸的控制，并且優化其棱角。共晶硅尺寸雖有所減小，分布也趨于彌散，但是仍然以針狀或長條狀嵌在α-Al基體中；因此P作為初晶硅細化元素，并不能有效改善鋁硅合金的共晶硅形態，必須輔以其它共晶硅變質元素進行復合變質處理。RE變質后可以細化初晶硅，但其邊角鈍化作用，部分初晶硅邊緣仍有棱角，對合金性能不利，因此單一RE變質也難以滿足過共晶鋁硅合金的變質要求。

2.2 在試驗過程中，我們需要明確好以下幾個問題，Sr元素是不能針對初晶硅進行單獨細化變質的，這就影響了塊狀初晶硅向粗大魚骨狀的轉變，因此，我們要進行不同元素的復合式的變質，因為無論是Sr單質，還是P單質無法進行單一的PM磷復合變質效果的呈現。這三個變質元素自身具備不同的編制應用特點。可以通過這三個要素之間的復合式編制，來進行性能更加良好的復合變質劑的形成。通過對復合變質與合金組織的聯系，可以進行多個要素之間的復合變質，從而實現共晶鋁硅合金的有效變質，以滿足現實試驗的目的。對比單一變質金相照片，可以很明顯看出，通過元素的復合，可以大大改善變質效果，同時細化初晶硅和共晶硅。但是，并非所有元素的復合都可以得到理想的雙重變質效果，不同元素復合變質的效果存在較大差異。表現在：P-RE復合變質可以同時變質細化初晶硅和共晶硅，大部分初晶硅尺寸低至20～25μm以下，只有少量在40μm左右；共晶硅變質效果很好，呈短桿或近似蠕球狀，基本彌散分布；與PM磷復合變質劑相比較，除了其初晶硅尺寸稍大，可基本滿足變質細化要求。

通過對Sr、P這兩種元素的復合變質，可以進行共晶硅變質效果的呈現，當然了，僅僅進行單個元素的變質未免會影響其應用效果，因此我們要進行不同元素的復合變質應用，實現其初晶硅效果的提升，實現其初晶硅尺寸的有效控制。在初晶硅的形態變化過程中，其鈍角化塊狀的形狀會進行尖棱塊狀的改變，這種模式嚴重割裂了鋁基體，不利于合金自身性能的提升應用，這對于初晶硅形貌的影響是非常大的，受到RE與初晶硅的微變質作用的影響，復合變質下的魚骨狀初晶硅已經步入Sr變質前那么粗大，可能也會影響到魚骨的解體，通過對RE的應用，可以進行Sr與初晶硅相互作用的降低。P、RE、Sr三元復合變質得到了優于P、RE二元復合變質的結果，得到的初晶硅尺寸僅10～15μm，不僅好于P、RE二元變質20～25μm的結果，也優于PM磷復合變質劑的變質效果；更可取的是，鋁硅合金的共晶硅不僅尺寸細小，而且已大部分呈蠕球桿狀，同樣好于PM變質的短桿狀共晶硅。通過以上試驗，分析得到變質性能良好的P-RE-Sr三元復合變質劑，即采用BZ08配方效果最佳，重復試驗的結果也證明了本試驗得到的三元變質劑確實具有良好的變質效果。

3 結束語

通過對ZS24過共晶鋁硅合金變質劑的分析，可以進行這三個元素之間的復合作用的應用，實現初晶硅變質效果的深入剖析，從而滿足現實試驗工作的需要，保證該環節的質量及其效率。

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