共晶铝硅合金中硅相随固溶时间的变化

--812010年第28期（总第163期）NO.28.2010（CumulativetyNO.163）摘要：通过金相显微镜定量的分析了共晶Al-Si合金中共晶Si相的变化。结果表明：在固溶过程中，直硅颗粒的面积主要位于15μm2以下的范围内，随着固溶时间的延长，大面积的颗粒数目明显增加，小面积的颗粒数目明显减小。此外，在2~5h的时间范围内，球度在固溶过程中有所增加，其后变化较小。硅相的球度和粗化配合较好时，对合金的性能更有利。关键词：Al-Si合金；定量分析；金相；统计分析中图分类号：TG146　　　　　　文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）28-0081-020　引言Al-Si系合金的流动性好、铸件致密、不易产生铸造裂纹，具有良好的铸造性能、抗蚀性能和中等的切削加工性能，是比较理想的铸造合金，已成为制造业中昀受重视的结构材料之一，但目前铸造Al-Si合金强度和硬度一般，韧性较低。铝硅合金的力学性能主要是由其微观组织决定的，尤其是初生α(Al)和共晶硅的形貌与大小。本文从定量分析的角度研究Al-Si共晶合金中硅相的变化有助于进一步理解固溶处理对Al-Si共晶合金的影响。本文利用金相显微镜定量的分析了固溶过程中共晶Al-Si合金中硅相长径、短径、球度和面积的变化。1　试验方法试验材料：实验合金采用A1-12.6％Si共晶铝硅合金，化学成分(质量分数，％)为：12.6Si，1.5Cu，0.6Mn，0.8Mg，0.2Ti，其余Al。热处理：固溶温度为535℃，时效温度为175℃，时效时间为10h，考察不同固溶时间对合金中硬度和硅相的影响。金相及分析颗粒度：切取拉伸试样的相同部位，经过磨制、抛光、腐蚀后，在配备有Pixera图象采集系统的NikonMBA21000型金相显微镜上采集金相照片，并测定不同视场(采集1000个硅颗粒)下硅相的球度和直径，取其平均值。2　结果和讨论2.1　硅相直径图1为固溶时间对硅相直径的影响及相应方框统计。从图中可以看出，硅相直径主要集中在(2，4)μm范围内，随着固溶时间的增加，直径较大的硅相颗粒的数目逐渐增加，其所占的比例也是逐渐增加，直径较小的硅相颗粒的数目逐渐降低，其所占的比例也逐渐减小，造成了方框统计图形状随时间的变化。图1不同固溶时间下硅相直径的方框统计图2.2　硅相球度在不同的固溶时间条件下，测定硅相的球度和长短径比值分别用图3和图4表示。可以看出，在2～5h的时间范围内，硅相的球度增加，长短径比值有所降低，这说明硅相的长径有所降低，同时短径有所增大，即硅原子由长度方向向宽度方向扩散，其原因是长度方向的表面曲率较大而宽度方向的表面曲率较小。在5h后，硅相的球度变化不大，这主要是由于经Sr变质的铝合金，其铸态共晶硅呈纤维状，处于不稳定的高能态，同时，由于固溶温度较高，因此共晶硅相对较容易发生球化，仅仅在两个小时之内硅相的球化过程已基本完成，继续增加固溶时间，硅相粗化效应显著，但是球化效应不再明显。图2不同固溶时间下硅相球度的方框统计图共晶铝硅合金中硅相随固溶时间的变化王艳丽1，王杰芳2，张建波1（1.郑州华信学院，河南郑州451100；2.郑州大学物理工程学院，河南郑州450052）--822010年第28期（总第163期）NO.28.2010（CumulativetyNO.163）摘要：文章通过对太阳结构的分析，发现用现在定义的太阳结构无法解决“固体核心与高温大气之间的矛盾”，也无法解决“快速剧烈的核反应与太阳长期持续反应之间的矛盾”。文章在研究了大量的天文资料之后，认为太阳应该是六层结构。关键词：太阳结构；银核恒星；旋臂小恒星；直接核反应；间接核反应中图分类号：P422　　　　　　文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）28-0082-02太阳的直径是1.39×109米，自转周期为30天，质量是1.99×1030kg，平均密度为1.40g/cm3。太阳燃烧的是核心区积存的固态氢与氦。目前人们把太阳结构划分为核心区(热核反应区)、辐射区、对流区和太阳大气层四大部分。核心区是热核反应的地方，在该区内氢核聚变生成氦核，氦核聚变生成更高的原子核，并在巨变反应中释放出大量热能，该区是太阳能的发源地；辐射区是核反应生成的高温气体聚集区；对流区是在辐射区外形成的对流层；太阳大气层由光球、色球和日冕三小部分构成的外层气体(图1)。通过对太阳温度的推测，认为反应区的温度在107K左右，光球区的温度为6000℃左右，色球区的温度约为4500℃。图1目前的太阳结构示意1　上述太阳结构划分存在的问题(1)固体核心与反应层直接接触存在矛盾。科学家们观察和利用先进的仪器探测证实太阳的内核确实是固体结构。从上面确定的“核心区”外延是原子核聚变反应的地方，该区的温度高达107K。在如此高的温度下，所有的物质都将变成气体。这就出现了固体核心与反应层直接接触存在矛盾。(2)快速剧烈核反应与太阳长期持续反应的矛盾。如果太阳燃烧的是氢与氦，假设这个反应是在核心区表面进行的，太阳的结构研究与分析彭寿斌（中国石化胜利油田有限公司孤东采油厂工艺所，山东东营257237）图3为硅相球度和直径的平均数值随固溶时间的变化。可以看出，随着固溶时间的延长，硅相的直径不断增大，球度先增大后减小。只有硅相的直径和球度配合昀好时，对合金的强化作用才会昀大。正交试验证明，固溶时间为7h时，合金的力学性能较优，此时的硅相球化效果较好，且尚未产生明显的粗化。图3硅相直径和球度随固溶时间的变化曲线在共晶温度下保温(固溶)，可以使共晶硅发生粒化，从而昀大限度地降低共晶硅对基体的割裂作用，使合金的综合力学性能得到较大的提高。文献[1]利用高温金相显微镜证明了共晶硅熔断主要产生在分枝处和枝晶凹槽处，推断出原因是这些位置能态高，硅原子不稳定，易溶解。3　结论随着固溶时间的延长，硅相的形貌和分布发生明显变化。一方面，硅相不断粗化，损害合金的力学性能；另一方面，长短径比值下降，硅相球度提高，提高合金的力学性能。只有当两种效果配合较好时，对合金的力学性能才能产生积极的影响。参考文献[1]　CWMeyers.SolutionHeatTreatmentEffectsinA357Alloys[J].AFSTransaction，1985，（11）．[2]　GrowellN，ShlvkumarS.SolutionHeatTreatmentEffectsinCastAl-Si-CuAlloys[J]．AFSTransaction，1995，（10）．[3]　E.Ogris，A.Wahlen，H.Luchingereral.OnthesiliconspheroidizationinAl-Sialloy[J]．Jouraloflightmetals，2002，（2）．