共晶合金系

共晶合金系

基於典型微觀控制單元體（通常指二次枝晶臂間距半長）內的溶質質量守恆關係,建立了適用於枝晶凝固方式的二元共晶/包晶合金微觀偏析半解析數學模型，模型中充分考慮了固相反向擴散和枝晶結構粗化對液相溶質濃度的稀釋效果.在引入適當的假設條件下,通過嚴格的數學推導,獲得了模型的完整核心控制方程。

介紹

共晶合金系

在推導過程中套用了標準的粗化模型、二次方形式的固相溶質濃度分布以及拋物線固相生長方式等重要假設.其中,採用精度較高的四階經典龍格-庫塔數值微分方法,並結合具體的冷卻條件,對模型的常微分核心控制方程來進行數值計算.為驗證所建微觀偏析模型的合理性和適用性,針對Al-4.9wt%Cu二元共晶合金進行模擬研究,通過將模型的計算結果與已有的實驗測試數據以及其它特點各異的微觀偏析半解析數學模型的預測結果進行對比分析,表明建立的微觀偏析半解析數學模型具有相對較高的預測精度和能力,其預測結果最為接近於實測值。

淨化熔體、有效充分地變質Si相、獲得細小等軸的初生α-Al，是提高共晶與亞共晶Al-Si系合金鑄件綜合性能及進一步發掘合金潛力的有效途徑。長期以來，在工業生產中，對於共晶與亞共晶Al-Si系合金的晶粒細化，一直沿用了變形鋁和鋁合金的晶粒細化方法，如採用添加Al-Ti、Al-5Ti-lB中間合金等方法，這些中間合金在細化Si含量為7%以下的二元亞共晶Al-Si合金時是有效的，但在細化高Si含量的二元亞共晶Al-Si合金或三元亞共晶Al-Si合金或共晶合金時，其效果就較差，有時實際上就沒有效果。為了解決Al-5Ti-lB在細化共晶與亞共晶Al-Si系時的不足，使共晶與亞共晶Al-Si系合金晶粒尺寸也能細到100μm左右，最近開發出了Ti/B比小於2.2（註：Ti/2B=47.9/2×10.8=2.22/1）的AlTiB中間合金，這種Ti/B比小於2.2的AlTiB中間合金與Ti/B比大於2.2的Al-5Ti-lB類中間合金相比，其組成元素相同，但其元素含量不同、第二相組成不同、微觀組織結構不同，因而細化對象與效果不同。