不同變質(zhì)劑對(duì)4032鋁合金變質(zhì)效果的影響

趙延闊，李紅英,，王曉峰，劉蛟蛟，武岳，巫榮海，張浩偉

(1. 中南大學(xué) 有色金屬材料科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 中南大學(xué) 航空航天學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

不同變質(zhì)劑對(duì)4032鋁合金變質(zhì)效果的影響

趙延闊1，李紅英1,2，王曉峰1，劉蛟蛟1，武岳1，巫榮海1，張浩偉1

(1. 中南大學(xué) 有色金屬材料科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 中南大學(xué) 航空航天學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

研究Sr與不同變質(zhì)劑復(fù)合添加對(duì)4032鋁合金組織及性能的影響。通過(guò)組織觀察、掃描電鏡觀察、能譜分析和力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)：在幾種不同的變質(zhì)體系中，Sr與Na鹽復(fù)合變質(zhì)后的組織和性能最好；Sr+其他元素復(fù)合變質(zhì)的針孔率低于Sr單獨(dú)變質(zhì)處理的針孔率，其中以Sr+Na鹽變質(zhì)的針孔率最低；共晶型鋁硅合金添加Sr和Na變質(zhì)組織呈亞共晶狀態(tài)，而經(jīng)P變質(zhì)后組織呈過(guò)共晶狀態(tài)。

4032鋁合金；變質(zhì)劑；微觀組織；共晶硅；初晶硅

鋁硅合金具有高強(qiáng)度、高耐磨性、低膨脹系數(shù)以及良好的鑄造性能等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械工業(yè)、汽車工業(yè)、航空與軍事工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景[1]。4032鋁合金既具有鑄造鋁合金的特性，又具有變形鋁合金的特點(diǎn)，常用于加工鍛件與鍛坯，作為耐磨材料用于制作活塞及在高溫工作的其他零件[2]。4032鋁合金平均含硅量為 12.2%，靠近鋁硅相圖的共晶點(diǎn)[3]，是一種近共晶鋁硅合金。未經(jīng)變質(zhì)處理的4032鋁合金，初晶硅粗大且呈現(xiàn)不規(guī)則的塊狀，共晶硅呈針狀，導(dǎo)致伸長(zhǎng)率和抗拉強(qiáng)度較低；因此，在熔鑄4032鋁合金時(shí)必須進(jìn)行變質(zhì)處理，細(xì)化硅相和改變其形狀。變質(zhì)處理的方法很多，工業(yè)生產(chǎn)中最穩(wěn)定和可行的方法是加入變質(zhì)元素[4]。P，Sr，Na，Ti，B和稀土等元素都能對(duì)鋁硅合金起變質(zhì)作用[5?9]。工業(yè)上一般采用Sr對(duì)4032鋁合金進(jìn)行變質(zhì)處理，因?yàn)镾r對(duì)共晶硅變質(zhì)處理效果較好，且變質(zhì)有效期長(zhǎng)，但是，其變質(zhì)工藝不易掌握，吸收率低，潛伏期長(zhǎng)，鑄件容易出現(xiàn)針孔[10]。目前，關(guān)于4032鋁合金變質(zhì)處理的研究報(bào)道較少，鑒于Sr變質(zhì)處理的優(yōu)越性，本文作者采用Sr與其他變質(zhì)劑進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理，用其他元素彌補(bǔ)Sr的不足，研究復(fù)合變質(zhì)處理對(duì)4032鋁合金組織和性能的影響，尋找比單獨(dú)用Sr進(jìn)行變質(zhì)處理效果更理想的變質(zhì)體系，從而指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

表1所示為4032鋁合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。按照表1所示配制原始合金，采用99.7%的工業(yè)純鋁，其他原料采用中間合金加入。實(shí)驗(yàn)用變質(zhì)劑為Al-5P，Al-10Sr，Al-16.42Y，Al-10%La，Cu-14%P，Al-5P 和Na 鹽(30%NaF+50%NaCl+10%KCl+10%Na3AlF6)。熔煉采用SG2?T7.5?10型坩堝電阻爐，額定功率為7.5 kW，額定溫度1 000 ℃，溫控設(shè)備為XTM101數(shù)顯調(diào)節(jié)儀。

表1 4032鋁合金的化學(xué)成分Table 1 Chemical components of 4032 alloy %

將工業(yè)純鋁投入石墨坩堝，在電阻爐中熔煉，熔煉溫度為760 ℃，待其完全熔化后，加入中間合金，最后加入鎂。在熔煉過(guò)程中攪拌均勻，用六氯乙烷除氣精煉，之后進(jìn)行變質(zhì)處理。添加 Al-Sr中間合金在720 ℃保溫40 min，再加入其他變質(zhì)劑，最后除氣精煉，扒渣出爐，在預(yù)先烘烤好的鑄鐵模內(nèi)澆注成形。取鑄錠中間部分鋸樣，經(jīng)粗磨、細(xì)磨和拋光等工序制成金相試樣，經(jīng) 0.5% HF浸蝕后, 利用 POLYVARMET金相顯微鏡進(jìn)行金相組織觀察；經(jīng)10% HF深度浸蝕后，利用QUANTA200掃描電鏡進(jìn)行微觀組織觀察和能譜分析。按照 GB 3076?02《金屬拉伸實(shí)驗(yàn)試樣》規(guī)定，加工成直徑為8 mm的棒狀標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在 CSS?44100 電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

表 2所示為變質(zhì)處理方案。其中：方案 1為 Sr單獨(dú)變質(zhì)處理；其他方案為復(fù)合變質(zhì)處理，在加 Sr的同時(shí)還加入了其他變質(zhì)劑，主要用Sr+硅劑，Sr+RE，Sr+P和Sr+Na。

表2 實(shí)驗(yàn)的變質(zhì)方案Table 2 Experimental program

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1所示為4032鋁合金經(jīng)過(guò)不同變質(zhì)劑變質(zhì)處理后的顯微組織，其中：圖 1(a)～(j)分別對(duì)應(yīng)表 2中 10種不同的變質(zhì)處理方案。表3所示為4032鋁合金變質(zhì)處理后組織性能。綜合圖1和表3可以看出變質(zhì)劑對(duì)組織性能的影響：采用Sr單獨(dú)變質(zhì)處理的方案1，其共晶硅平均尺寸較小，但α(Al)枝晶呈柱狀，較發(fā)達(dá)；采用Sr+硅劑變質(zhì)處理的方案2，無(wú)初晶硅出現(xiàn)，共晶硅細(xì)長(zhǎng)；方案3和4為Sr+稀土變質(zhì)體系，與Sr單獨(dú)變質(zhì)處理相比，共晶硅長(zhǎng)；方案5～7為Sr+P變質(zhì)體系，出現(xiàn)了初晶硅，共晶硅呈粗桿狀，且都較長(zhǎng)；方案8～10為Sr+Na變質(zhì)體系，無(wú)初晶硅產(chǎn)生，共晶硅呈點(diǎn)狀或短桿狀，其中Sr+Na鹽變質(zhì)處理后組織較佳，共晶硅最細(xì)小，而 Sr+NaF枝晶太粗大，Sr+Na鹽+Al-5Ti-B變質(zhì)不充分。

由表3可以看出：Sr+Na鹽變質(zhì)的伸長(zhǎng)率最高，抗拉強(qiáng)度較好，力學(xué)性能與Sr單獨(dú)變質(zhì)處理相比大大提高，其中伸長(zhǎng)率提高了 46.67%，抗拉強(qiáng)度提高了25.03%。而經(jīng)其他變質(zhì)方法處理后力學(xué)性能一般。

圖2所示為4032鋁合金經(jīng)Sr+Na鹽變質(zhì)處理后的顯微組織。從圖2可見(jiàn)：合金呈現(xiàn)亞共晶組織形貌，共晶硅呈點(diǎn)狀，平均尺寸約為3 μm，α(Al)枝晶短小呈等軸狀，部分呈球狀，既能保留基體良好的韌性，又能充分發(fā)揮共晶硅的強(qiáng)化作用，比單獨(dú)采用Sr變質(zhì)處理的效果好。

經(jīng)過(guò)顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)：采用Sr變質(zhì)處理后4032鋁合金存在較多較大的針孔，肉眼可見(jiàn)，而采用Sr+Na鹽變質(zhì)處理后4032鋁合金表面很光滑，肉眼看不到針孔。對(duì)比表3所示的針孔率可知：經(jīng)Sr+稀土、Sr+P變質(zhì)處理后，其針孔率比經(jīng)Sr變質(zhì)、Sr+硅劑變質(zhì)處理的針孔率低，經(jīng)Sr+Na鹽變質(zhì)處理后針孔率最低。

圖1 4032鋁合金經(jīng)不同變質(zhì)劑處理后的顯微組織Fig.1 Microstructures of 4032 aluminum alloy with different modifying manners

表3 4032鋁合金變質(zhì)處理后的性能Table 3 Composite evaluations of 4032 aluminum alloy after being modified

圖2 4032鋁合金經(jīng)Sr+Na鹽變質(zhì)后的顯微組織Fig.2 Microstructure of 4032 aluminum alloy after modification with Sr and Na salt

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：在Sr與不同變質(zhì)劑復(fù)合添加的幾組實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)Sr+Na鹽變質(zhì)處理后合金的組織性能最好，而其他變質(zhì)處理方法的效果一般。

3 分析與討論

3.1 變質(zhì)劑對(duì)硅相的影響

生產(chǎn)中加入硅劑的目的是讓硅元素能夠快速均勻地分布在合金液內(nèi)，避免產(chǎn)生大塊的硅相。由圖1(b)可以看出：變質(zhì)處理后共晶硅很長(zhǎng)，說(shuō)明硅劑對(duì)共晶硅的形核沒(méi)有抑制作用；由圖1(a)，(c)和(d)可以看出：Sr+稀土聯(lián)合變質(zhì)效果不如Sr的變質(zhì)效果。這是因?yàn)樘砑拥南⊥猎嘏c鋁熔體中的Sr和Si元素結(jié)合形成一種含Al，Si，RE和Sr元素的化合物，弱化了鍶的變質(zhì)效果[11]；由圖1(e)，(f)和(g)可以看出：Sr+P變質(zhì)體系共晶硅較粗大，初晶硅棱角不圓潤(rùn)。這是因?yàn)镾r和P在鋁液中會(huì)產(chǎn)生相互作用，P毒化了Sr的變質(zhì)，Sr在P存在的情況下有1～2 h的孕育期，加入較大含量的Sr才能消除P的危害[12]；由圖1(e)，(f)，(i)和(j)可知：方案6和方案10的變質(zhì)效果不如方案5和方案9的變質(zhì)效果，可能是因?yàn)橥瑫r(shí)加入 Sr和 B，形成SrB6，削弱了鍶的變質(zhì)效果[13]；由圖 1(h)和(i)可以看出：Sr+NaF變質(zhì)處理效果不如Sr+Na鹽的變質(zhì)效果，究其原因，一是NaF的熔點(diǎn)較高(992 ℃)，變質(zhì)溫度大大低于其熔點(diǎn)，沒(méi)能完全發(fā)揮其變質(zhì)作用，二是100% NaF與熔體反應(yīng)太迅速。

鑒于Sr+Na鹽的強(qiáng)效變質(zhì)效果，對(duì)其進(jìn)行掃描電鏡(SEM)觀察和能譜(EDS)分析。圖3所示為利用掃描電鏡觀察到的微觀組織形貌。由圖 3(a)可以看出：基體中均勻分布著蠕蟲(chóng)狀的共晶硅相、白亮的長(zhǎng)桿狀相和在α固溶體邊緣團(tuán)簇生長(zhǎng)的塊狀相，共晶硅細(xì)小、致密和呈團(tuán)簇生長(zhǎng)；另外，組織中α(Al)數(shù)量多，一部分呈圓球狀，另一部分呈樹(shù)枝狀，這種組織對(duì)應(yīng)的塑性和韌性較好[14]。圖 3(b)所示為倍數(shù)較高的 SEM 形貌，可以看出：共晶硅呈纖維狀生長(zhǎng)，與 Lu等[15]提出的變質(zhì)后硅相以纖維狀孿晶方式生長(zhǎng)的理論相吻合。

圖4所示為Sr+Y+La復(fù)合變質(zhì)處理的能譜分析結(jié)果。由圖4可以看出：較粗大的桿狀相是一種含鐵相，數(shù)量較多；以金屬間化合物形式存在的含F(xiàn)e相是4032鋁合金的主要雜質(zhì)，一般呈針狀或漢字狀，對(duì)材料力學(xué)性能危害較大，稀土容易與鋁熔體中的鐵相結(jié)合形成穩(wěn)定的稀土化合物，沉淀于坩堝底部，因此，鍶加稀土變質(zhì)可以凈化熔體[16]。圖5所示為對(duì)圖3(a)標(biāo)記的部分進(jìn)行能譜分析的結(jié)果。其中：圖5(b)，5(c)和(d)所示能譜分別對(duì)應(yīng)圖5中A，B和C點(diǎn)的能譜。結(jié)果表明：A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的為共晶硅；B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的為含F(xiàn)e相，其數(shù)量較少，且較細(xì)小，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相幾乎包含了4032鋁合金主要組成元素。相比經(jīng) Sr+稀土變質(zhì)處理后合金的含鐵相，經(jīng)Sr+Na鹽變質(zhì)后合金的含鐵相更少、更細(xì)小，對(duì)應(yīng)的綜合性能最佳。

圖3 Sr+Na鹽變質(zhì)的4032鋁合金經(jīng)深度浸蝕的SEM像Fig.3 SEM micrographs of deep etched (10% HF) 4032 aluminum alloy after modification with Sr and Na salt

圖4 經(jīng)Sr+RE變質(zhì)處理4032鋁合金的能譜分析結(jié)果Fig.4 Energy spectrum analysis result of 4032 aluminum alloy modified by Sr and RE

圖5 Sr+Na鹽變質(zhì)的4032鋁合金的能譜分析結(jié)果Fig.5 Energy spectrum analysis results of 4032 aluminum alloy modified by Sr and quaternionic sodium salt

由于鈉原子半徑較小，在合金液中擴(kuò)散速度很大，能迅速對(duì)硅相產(chǎn)生變質(zhì)作用，同時(shí)，由于鍶的密度大，不容易漂浮到熔池表面，氧化燒損小，具有變質(zhì)長(zhǎng)效性，因此，鈉和鍶的復(fù)合變質(zhì)處理，既能發(fā)揮鈉變質(zhì)速效和鍶變質(zhì)長(zhǎng)效的優(yōu)點(diǎn)，又克服了單獨(dú)鈉變質(zhì)易衰退、單獨(dú)鍶變質(zhì)潛伏期較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。此外，由于該變質(zhì)方法能顯著削弱硅相對(duì)基體的割裂作用和由片狀硅相引起的應(yīng)力集中效應(yīng)，改善了基體與α(Al)相的連續(xù)性，因此，使4032鋁合金變質(zhì)后的強(qiáng)度和塑性都明顯提高。

3.2 變質(zhì)劑對(duì)含氫量的影響

熔煉中產(chǎn)生的針孔一般是吸氫所致。由表3可知：Sr+硅劑變質(zhì)的針孔率較高，添加稀土后，合金針孔率有所降低，采用Sr+P變質(zhì)處理也能降低針孔率，采用Sr+Na變質(zhì)體系處理的針孔率最低。Sr+硅劑變質(zhì)處理的針孔率較高，說(shuō)明硅劑對(duì)合金的吸氣現(xiàn)象沒(méi)有抑制作用。稀土容易與鋁熔體中的氫發(fā)生反應(yīng)，添加稀土后，減少了游離氫的存在，避免了因氫聚集而發(fā)生脆性斷裂的問(wèn)題，La和Y等稀土元素與氫的電負(fù)性差別較大，在熔煉溫度可與氫形成穩(wěn)定的氫化物，起到了固氫的作用[16]。而采用 Sr+P變質(zhì)處理降低針孔率的原因是P與O2反應(yīng)形成的P2O5具有很強(qiáng)的吸水性能，能有效而快速地消除水蒸氣，因此，比 Sr+稀土變質(zhì)處理更有效。熔體表面致密的Al2O3膜既可保護(hù)Al液不繼續(xù)被氧化，但也會(huì)起到阻止H2向外逸出，而Na鹽既可以部分起覆蓋作用，阻止熔體繼續(xù)吸氣，還可吸附熔體中的Al2O3夾雜；此外，通過(guò)破壞表面Al2O3的連續(xù)性，使熔體中的H2得以順利排出，因此，采用Sr+Na變質(zhì)體系的針孔率最低。盡管P是直接壓入鋁液中，但還是不能避免有部分在熔體表面燃燒，嚴(yán)重破壞了 Al2O3膜與外界氣體和內(nèi)部 H2三者的平衡，因此，其降低針孔率的效果沒(méi)有Sr+Na變質(zhì)處理效果好。

3.3 變質(zhì)劑對(duì)共晶點(diǎn)的影響

對(duì)于鋁硅合金相圖共晶點(diǎn)成分的不同報(bào)道會(huì)影響對(duì)其共晶型組織狀態(tài)的判斷。當(dāng)硅含量為 11%～13%時(shí)，難以確定4032鋁合金變質(zhì)后會(huì)出現(xiàn)亞共晶還是過(guò)共晶組織。但是，如果找出變質(zhì)劑對(duì)共晶點(diǎn)移動(dòng)作用的規(guī)律，就能夠通過(guò)添加不同元素來(lái)有效控制組織狀態(tài)，得到期望的組織。由圖1(e)，(f)和(g)可見(jiàn)：添加磷變質(zhì)處理后的組織都呈現(xiàn)出過(guò)共晶狀態(tài)，出現(xiàn)較多的初晶硅，而采用Sr和Sr+Na變質(zhì)處理都無(wú)初晶硅產(chǎn)生，呈亞共晶狀態(tài)，這可以用二元相圖中的偽共晶區(qū)和共晶點(diǎn)的移動(dòng)來(lái)解釋。圖6所示為Al-Si系的偽共晶區(qū)[17]，因?yàn)槠淦蛴赟i的一邊，故近共晶鋁硅合金一般都會(huì)獲得亞共晶組織；另外，采用Sr和Na變質(zhì)都會(huì)使偽共晶區(qū)上升至 Al的液相線的延伸線以上區(qū)域，同時(shí)，共晶轉(zhuǎn)變溫度下降，共晶點(diǎn)也會(huì)向硅含量高的方向移動(dòng)，這樣就使過(guò)共晶合金緩冷也可獲得偽共晶或亞共晶組織[18]。

未變質(zhì)的4032鋁合金不出現(xiàn)初晶硅，添加磷變質(zhì)后出現(xiàn)了初晶硅，這是因?yàn)榱滋砑拥焦簿弯X硅合金熔體后，主要以化合態(tài)AlP和游離態(tài)磷2種方式存在，大量AlP顆粒對(duì)初晶硅的析出提供了結(jié)晶襯底，而游離態(tài)磷的作用是抑制硅相的生長(zhǎng)；因此，在近共晶成分的鋁硅合金中，只要有足夠的磷就會(huì)促使初晶硅的析出，并改善初晶硅的形貌，從而獲得含有初晶硅顆粒的過(guò)共晶組織[19]。磷的添加抑制了共晶硅等其他相的生長(zhǎng)，使初晶硅成為領(lǐng)先相。這從另一方面說(shuō)明了添加磷變質(zhì)后共晶點(diǎn)會(huì)向左移動(dòng)，相圖上過(guò)共晶區(qū)域擴(kuò)大，使相圖上的亞共晶組織呈現(xiàn)出過(guò)共晶狀態(tài)。

圖6 鋁硅合金的偽共晶區(qū)Fig.6 Pseudo-eutectic region of Al-Si alloy

4 結(jié)論

(1) 對(duì)4032鋁合金進(jìn)行Sr+其他元素的復(fù)合變質(zhì)處理時(shí)，針孔率均低于Sr單獨(dú)變質(zhì)處理的針孔率，其中以Sr+Na鹽變質(zhì)處理的針孔率最低，熔體吸氫現(xiàn)象大大降低。

(2) 對(duì)4032鋁合金進(jìn)行Sr+其他元素的復(fù)合變質(zhì)處理時(shí)，以Sr+Na鹽進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理對(duì)應(yīng)的組織性能最佳，變質(zhì)效果最好，優(yōu)于單獨(dú)加 Sr變質(zhì)處理的效果。

(3) 添加 P進(jìn)行變質(zhì)處理，使共晶型鋁硅合金出現(xiàn)初晶硅，組織呈過(guò)共晶狀態(tài)；而添加Sr和Na處理變質(zhì)后基本沒(méi)有初晶硅產(chǎn)生，組織呈亞共晶狀態(tài)。

[1]張勝華, 曹圣泉. 變質(zhì)劑對(duì)AHS合金顯微組織和性能的影響[J]. 中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2002, 33(2): 181?184.

ZHANG Sheng-hua, CAO Sheng-quan. Effect of the modifier on the structure and properties of AHS alloy[J]. Journal of Central South University of Technology: Natural Science, 2002, 33(2):181?184.

[2]段海麗, 張恒華, 邵光杰, 等. 鈰對(duì)過(guò)共晶 Al-Si合金組織和性能的影響[J]. 鑄造, 2005, 54(12): 1256?1268.

DUAN Hai-li, ZHANG Heng-hua, SHAO Guang-jie, et al. The effects of Ce on the microstructures and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloys[J]. Foundry, 2005, 54(12):1256?1268.

[3]Makhlouf M M, Guthy H V. The aluminum-silicon eutectic reaction: mechanisms and crystallography[J]. Journal of Light Metals, 2001, 1(4): 199?218.

[4]葛良琦, 顏銀標(biāo). 蔣良, 等. 高硅鋁合金中初晶硅形態(tài)控制研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2007, 21(3): 70?73.

GE Liang-qi, YAN Yin-biao, JIANG Liang, et al. The approaches to ameliorate morphologies of primary silicon in hypereutectic Al-Si alloys[J]. Materials Review, 2007, 21(3):70?73.

[5]劉相法, 喬進(jìn)國(guó), 劉玉先, 等. Al-P 中間合金對(duì)共晶和過(guò)共晶Al-Si合金的變質(zhì)機(jī)理[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2004, 40(5): 471?476.

LIU Xiang-fa, QIAO Jin-guo, LIU Yu-xian, et al. Modification performance of Al-P master alloy for eutectic and hypereutectic Al-Si alloys[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2004, 40(5): 471?476.

[6]周永欣, 呂振林, 趙西城. 鑄造Al-S i合金變質(zhì)劑的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 鑄造技術(shù), 2004, 25(1): 13?14.

ZHOU Yong-xin, Lü Zhen-lin, ZHAO Xi-cheng. The Alterative of research and development of Al-Si alloy[J]. Foundry Technology, 2004, 25(1): 13?14.

[7]孫瑜, 吳振平, 柳秉毅, 等. 近共晶Al-Si合金的晶粒細(xì)化[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào), 2004, 14(8): 1340?1347.

SUN Yu, WU Zhen-ping, LIU Bing-yi, et al. Grain refinement for near-hypoeutectic Al-Si alloys[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2004, 14(8): 1340?1347.

[8]Mcdonald Stuart D, Nogita K, Dahle A K. Eutectic grain size and strontium concentration in hypoeutectic aluminium–silicon alloys[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2006, 422(1/2):184?191.

[9]YU Li-na, LIU Xiang-fa, DING Hai-min, et al. A new nucleation mechanism of primary Si by peritectic-like coupling of AlP and TiB2in near eutectic Al-Si alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2007, 432: 156?162.

[10]LU L, Nogita K, Dahle A K. Combining Sr and Na additions in hypoeutectic Al-Si foundry alloys[J]. Materials Science and Engineering A, 2005, 399(1/2): 244?253.

[11]仲志國(guó), 左秀榮, 孫海斌, 等. 細(xì)化及變質(zhì)方法對(duì) A356 鋁合金微觀組織的影響[J]. 鑄造技術(shù), 2006, 27(1): 49?51.

ZHONG Zhi-guo, ZUO Xiu-rong, SUN Hai-bin, et al. Influence of refining and modification manners on microstructure[J].Foundry Technology, 2006, 27(1): 49?51.

[12]Chai G, Backerud L. Factors affecting modification of Al-Si alloys by adding Sr-containing master alloys[J]. AFS Transactions, 1992, 100(5): 847?854.

[13]Sigworth G K, Guzowski M M. Grain refining of hypoeutectic Al-Si alloys[J]. AFS Transactions, 1985, 172(93): 907?912.

[14]廖恒成, 丁毅, 孫國(guó)雄. 鍶變質(zhì)近共晶 Al-Si合金力學(xué)性能與枝晶α數(shù)量之間的相關(guān)性[J]. 鑄造, 2002, 51(3): 148?152.

LIAO Heng-cheng, DING Yi, SUN Guo-xiong. Correlation between mechanical property and amount of dendritic α phase in near-eutectic Al-Si alloys modified with strontiun[J]. Foundry,2002, 51(3): 148?152.

[15]LU S Z, Hellavell A. The mechanism of silicon modification in aluminum-silicon alloys: Impurity induced twinning[J].Metallurgical Transactions A, 1987, 18(10): 1721?1733.

[16]王曉秋, 丁偉中, 王新國(guó), 等. 混合稀土對(duì) ZL108 鋁合金組織與性能的影響[J]. 中國(guó)稀土學(xué)報(bào), 2004, 22(2): 243?246.

WANG Xiao-qiu, DING Wei-zhong, WANG Xin-guo, et al.Ettects of mixed rare earths on structure and performance of casting ZL108 alloys[J]. Journal of the Chinese Rare Earth Society, 2004, 22(2): 243?246.

[17]閻光明, 趙志龍, 劉林. 鋁硅合金電脈沖復(fù)合變質(zhì)處理的研究[J]. 鑄造技術(shù), 2008, 29(7): 909?912.

YAN Guang-ming, ZHAO Zhi-yong, LIU Lin. Investigation of electric pulse compound modification of Al-Si alloy[J]. Foundry Technology, 2008, 29(7): 909?912.

[18]JIANG Q C, XU X L, WANG H Y, et al. Estimation of the shifting distance of the eutectic point in hypereutectic Al-Si alloys by the lever rule[J]. Scripta Materialia, 2007, 56:329?332.

[19]劉相法, 喬進(jìn)國(guó), 張希華, 等. 共晶型 Al-Si合金中(Can?x,Nax)Pm化合物的形成與磷變質(zhì)失效分析[J]. 金屬學(xué)報(bào),2004, 40(3): 245?250.

LIU Xiang-fa, QIAO Jin-guo, ZHANG Xi-hua, et al. Formation of (Can?x,Nax)Pmcompounds in eutectic Al-Si piston alloys and invalidation of phosphorus modification effect[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2004, 40(3): 245?250.

(編輯 陳愛(ài)華)

Effects of different modifiers on modification efficiency of 4032 aluminum alloy

ZHAO Yan-kuo1, LI Hong-ying1,2, WANG Xiao-feng1, LIU Jiao-jiao1,WU Yue1, WU Rong-hai1, ZHANG Hao-wei1

(1. Educational Key Laboratory of Non-ferrous Metal Materials Science and Engineering,Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Aeronautics and Astronautics, Central South University, Changsha 410083, China)

The microstructure and tensile properties of 4032 aluminum alloy after adding different modifiers combined with strontium were studied using optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy spectrum analysis and mechanical property tests. The results indicate that the morphology and property of 4032 aluminum alloy modified by quaternionic sodium salt combined with strontium is optimal. The porosity rate of 4032 aluminum alloy modified by some modifiers combined with strontium is lower than that by the strontium alone, the rate of the alloy modified by sodium salt combined with strontium is the lowest; None of primary silicon or little appears in the microstructures of eutectic aluminium?silicon alloys after being modified by strontium or sodium, however, it appears after being modified by phosphorus.

4032 aluminum alloy; modifier; microstructure; primary silicon; eutectic silicon

TG146.2+1

A

1672?7207(2011)02?0361?07

2009?10?07；

2009?12?10

湖南有色研究基金資助項(xiàng)目(Y2008-01-006)

李紅英(1963?)，女，湖南湘鄉(xiāng)人，博士，教授，從事金屬及合金的強(qiáng)韌化研究；電話：0731-88836328；E-mail：lhying@mail.csu.edu.cn