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汽车轮毂用A356铝合金简介
来源:
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作者:毛协民
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发布时间: 2014-08-02
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组织和凝固特性
A356合金是Al-Si二元合金中添加镁、形成强化相Mg2Si，通过热处理来显著提高合金的时效强化能力，改善合金的力学性能。
在Al-Si-Mg三元系中，Mg2Si为稳定化合物，可与铝构成伪二元系，使Al-Si-Mg系分成a＋Mg2Si＋Si及a＋Mg2Si＋Mg5Al8二个三元共晶系，三元共晶温度分别为558℃和448℃。A356合金处于a＋Mg2Si＋Si三元共晶系内，其平衡组织为初生a＋（a＋Si）共晶＋Mg2Si。
在冷却时，由液相先析出α铝，随着铝的析出，液相成分变至二元共晶线，发生共晶反应L→a铝＋Si。由于A356的含Si量仅为7％，所以，在液相成分没达到三元共晶点时，液相消失，凝固完毕。凝固后的组织为初生a＋（a＋Si）共晶。凝固后，含有Si和Mg元素的铝固溶体，在继续冷却过程中析出Si和Mg2Si。室温下的组织为初生a铝＋（a＋Si）共晶＋Mg2Si。在冷却速度较快的铸造过程中，次生相Si和Mg2Si弥散细小不易分辩，而表现出如图3所示的a＋（a＋Si）共晶。在实际铸造条件下，即在非平衡凝固的条件下，除基本相外，还可出现少量a＋Mg2Si＋Si三元共晶体和杂质铁等构成的杂质相和一些复杂的多元共晶相。杂质相主要有a（Fe3SiAl12）、β（Fe2Si2Al9）和Al8FeMg3Si6。这些针状杂质相会破坏基体的连续性，严重地影响着合金的性能，特别是材料的塑性和冲击韧性。这种形态对材料的力学性能有很坏的影响，不采取相应的措施，改变硅相的形态分布，材料是很难有实用的价值。
熔体组织处理
熔体组织处理是在铝合金熔炼过程中所进行的变质处理和晶粒细化处理的统称。为了获得良好的性能综合，A356合金在熔炼中必须进行变质处理和细化晶粒处理。
1.A356合金的变质处理
A356合金含有7％左右的硅相，硅主要以共晶硅的形态存在于基体中。在没有处理的合金中，硅相是以片条状的形态分布在铝基体上，片条状的脆性硅相会破坏铝基体的连续性，严重影响合金的力学性能，特别是它的塑性和冲击韧性。A356合金的变质处理是通过加入一些微量元素来改善该合金中硅相的形状、大小和分布，从而，有效地把片条状硅相对性能的不利影响降低到最低程度。
Al-Si合金的变质现象是1920年法国的A.Pacz发现的。向Al-Si合金熔体中加入少量的钠可使共晶硅相形态大小发生很大变化，使原片状硅球化和纤维化，有效地改善了合金的力学性能，使这种原来无法在工业上应用的合金一跃变成可广泛应用的有良好的综合性能的铸造合金。但钠变质在长期工业应用过程中发现有过早衰退失效的问题，钠的变质效果只能维持几十分钟，使其应用很不方便，变质的稳定性很差。使人们开始了长效变质剂的开发研究。
