陸冰滬 李大雙 盛曉菲 張彬

摘 ?要：通過(guò)成分分析，金相分析，掃描電鏡分析等檢測(cè)手段，對(duì)A356合金鑄錠組織進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該合金枝晶粗大，存在針狀含鐵相。通過(guò)對(duì)金相組織和含F(xiàn)e相的分析，得到如下結(jié)論：（1）影響合金延伸率的主要因素是合金晶粒粗大，含F(xiàn)e雜質(zhì)相容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，成為裂紋源。（2）提升合金延伸率的主要途徑有：細(xì)化晶粒，降低雜質(zhì)Fe的不利影響。（3）添加適量的Mn，將Fe雜質(zhì)相轉(zhuǎn)變成塊狀或骨架狀的復(fù)雜化合物，降低應(yīng)力集中，減弱Fe的有害作用。

關(guān)鍵詞：A356.0鋁合金;鑄錠組織;成分;雜質(zhì)

中圖分類號(hào)：TG146.21 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）01-0114-02

Abstract： The microstructure of A356 alloy ingot was studied by means of composition analysis， metallographic analysis and scanning electron microscope analysis. It was found that the dendrite of A356 alloy was coarse and there was acicular iron phase. Through the analysis of the microstructure and the phase containing Fe， the conclusions are as follows： （1）The main factor affecting the elongation of the alloy is the coarse grain of the alloy， and the impurity phase containing Fe is easy to produce stress concentration and become the source of cracks. （2）The main ways to improve the elongation of the alloy are to refine the grains and reduce the adverse effects of impurity Fe. （3）The addition of appropriate amount of Mn， can transform the impurity phase of Fe into a block or skeleton-like complex compound， reduce the stress concentration and weaken the harmful effect of Fe.

Keywords： A356.0 aluminum alloy; ingot structure; composition; impurity

A356.0鑄造鋁合金鑄造時(shí)流動(dòng)性好，無(wú)熱裂傾向，線收縮小，氣密性好，比重小，耐蝕性良好，易氣焊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于商用車，轎車，摩托車等車型中。

關(guān)于A356.0鑄造鋁合金的生產(chǎn)工藝研究主要集中在稀土的添加[1]，鑄造工藝[2]，Si相變質(zhì)[3]，熱處理[4-5]等，對(duì)A356.0鋁合金延伸率提升方面的研究較少，本文從鑄錠組織角度，對(duì)A356.0鋁合金進(jìn)行研究，并提出一定的改進(jìn)參考意見(jiàn)。

1 A356.0生產(chǎn)工藝及力學(xué)性能

A356.0合金采用低壓鑄造工藝，生產(chǎn)工藝為：熔煉（790℃～810℃）→加除渣劑、變質(zhì)劑、細(xì)化劑→人工攪拌→吹氬氣精煉→人工攪拌→靜置→密度/成分檢測(cè)→澆鑄（670℃～720℃）。

成分分析在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀ICAP6300上進(jìn)行。掃描電鏡觀察（SEM）在FEI Sirion200場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡上進(jìn)行，掃描電鏡工作電壓為20kv。

表1為A356.0合金成分分析結(jié)果及名義成分對(duì)比。該合金成分分析結(jié)果顯示合金主要合金元素Si，Mg含量，微量元素Ti，Mn，Zn等均在名義成分范圍內(nèi)，此外，Cu元素超標(biāo)0.02%，F(xiàn)e元素超標(biāo)1倍以上（見(jiàn)表1中的Cu和Fe）。

2 A356.0鑄錠微觀組織觀察

2.1 A356.0金相觀察

圖1為A356.0合金鑄態(tài)的金相照片?？梢钥吹?，鑄態(tài)合金晶粒呈典型的樹(shù)枝狀。大型枝晶的一次枝晶長(zhǎng)度可達(dá)500μm以上。說(shuō)明合金的晶粒十分粗大，不利于合金綜合性能的提升。鑄錠中存在少量小氣孔。

2.2 A356.0掃描電鏡觀察

圖2中的a，b為A356.0基體的掃描電鏡照片，主要是研究Si相的形貌及含F(xiàn)e相。可以看到，該合金中的Si相粒子主要呈橢圓形，沒(méi)有明顯的菱角。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)合金中存在一些不規(guī)則第二相，經(jīng)能譜測(cè)試，異常物相含有Fe元素，呈板條狀。也有呈粒裝的含F(xiàn)e，Mn相。

3 分析討論

A356.0合金是典型的鋁硅合金，Si元素在合金中含量高達(dá)6.5-7.5（wt%）。影響性能的因素有合金晶粒形貌大小，雜質(zhì)相的分布、形貌等。

3.1 晶粒組織的影響

通過(guò)對(duì)A356.0合金的鑄錠進(jìn)行金相分析，合金中粗大的晶粒影響了合金的機(jī)械性能，特別是延伸率。晶粒細(xì)化和共晶體的彌散分布都可以提高機(jī)械性能。因此，要想進(jìn)一步提升A356.0合金的力學(xué)性能，就需要細(xì)化合金的晶粒。

3.2 含F(xiàn)e元素的雜質(zhì)相的影響

含F(xiàn)e相存在兩種形態(tài)，一種是針狀（或片狀）的β相（Al9Fe2Si2），一種為粒狀結(jié)構(gòu)的α相（Al12Fe3Si）。片狀結(jié)構(gòu)的β相要比粒狀結(jié)構(gòu)α相破壞性大的多。含F(xiàn)e、Mn的雜質(zhì)相形貌與只含F(xiàn)e的雜質(zhì)相形貌對(duì)比，Mn能夠讓片狀Fe雜質(zhì)相轉(zhuǎn)變成塊狀或骨架狀的復(fù)雜化合物，降低應(yīng)力集中，減弱Fe的有害作用，提升合金的機(jī)械性能。但是文中A356中Mn含量只有0.05%，所起作用非常有限。

4 結(jié)論

（1）影響合金延伸率的主要是因素是合金晶粒粗大，含F(xiàn)e雜質(zhì)相容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，成為裂紋源。

（2）提升合金延伸率的主要途徑有：細(xì)化晶粒，降低雜質(zhì)Fe的不利影響。

（3）添加適量的Mn，將Fe雜質(zhì)相轉(zhuǎn)變成塊狀或骨架狀的復(fù)雜化合物，降低應(yīng)力集中，減弱Fe的有害作用。

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