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含钪ZAlSi7Cu2Mg铸造铝合金（化学成分）的固溶处理
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-09-24
含钪ZAlSi7Cu2Mg铸造铝合金（化学成分）主要用于制造活塞、缸体、缸盖和曲轴箱等铸件。
亚共晶铸造Al-Si合金因其具有较高的比强度、良好的铸造性能和耐蚀性能，广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域，其中ZAlSi7Cu2Mg合金主要用于制造活塞、缸体、缸盖和曲轴箱等铸件。随汽车工业对产品轻量化和高强化的要求不断提高，提高ZAlSi7Cu2Mg的力学性能就成为迫切需要解决的问题。
固溶处理是铝合金最终热处理的第一步，它直接影响合金的晶粒尺寸与形态、过剩相的数量、强化元素的固溶程度。为此固溶处理既要保证最大数量的强化相溶入基体，达到最大的过饱和度，又不引起过烧及晶粒长大；在随后的时效处理过程中，促使晶内及晶界的第二相粒子均匀、细小析出，使合金达到峰值时效。ZAlSi7Cu2Mg合金的相组成比较复杂，在非平衡凝固时，合金的组织中存在Mg2Si、Al2Cu和Si相。在对Al-Si系合金的固溶处理过程中，共晶Si相颗粒会经历钝化、熔断、粒状化和粗化的过程。如固溶处理时间过长或温度过高时，Si相可能出现明显的粗化现象。钪作为目前铝合金中最有效的晶粒细化剂已被成功地应用于变形铝合金。研究表明，在铝合金中添加微量钪，能显著改善合金的工艺性能，细化铸造组织，提高合金加工热处理后的强度。本文通过洛氏硬度计、金相显微镜、X射线衍射等测试手段研究了固溶处理工艺对含钪铸造铝硅合金组织的影响，为超高强铝合金的研究提供重要参考。
实验用材料以ZAlSi7Cu2Mg合金为基础，其化学成为（质量分数，%）：6~8Si，1.2~1.8Cu，0.25~0.5Mg，0.1~0.2Mn，0.05~0.15Ti，0.02~0.06Sr，≤0.03Fe，余量为Al。采用5kW的石墨坩埚电阻炉进行合金熔炼，待ZAlSi7Cu2Mg合金熔清后，当铝液温度为730～740℃时，以Al-2.2Sc中间合金的形式添加0.4%的Sc并搅拌，保证中间合金充分溶解，在750℃静置保温30min，当铝液温度降低到710℃时，浇入经预热的金属型试样模具中。将试样分成6组，每组各取3个样，其中一组作为参照试样不做热处理，另外5组分别采用管式电阻炉加热到505、515、525、535和545℃，均保温4h，然后水淬。
随固溶温度的升高，析出相溶解程度增大，但固溶温度过高会使合金的晶粒长大，导致合金的综合性能下降。通过X-射线衍射发现，随固溶温度的升高，基体α相衍射峰的强度逐渐增大，说明基体α相随固溶温度的升高而逐渐长大。通过添加微量的钪，能够使合金铸态时的硅相由粗大的针棒状变为圆滑边缘的细枝状结构，因而对合金具有明显的变质细化作用。在固溶处理过程中，应严格控制固溶温度与时间，以避免析出的沉淀相过分粗大，在随后的淬火过程中，速度要快，以避免在晶界析出第二相。
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