Sr、Mn復合變質(zhì)對含鐵ZL102鑄造鋁合金力學性能的影響

ZL102合金鑄造性能優(yōu)良，耐磨性、抗蝕性、耐熱性好，廣泛應用于壓鑄件或要求耐蝕、耐磨和承受中小載荷的薄壁、復雜鑄件。但是，該合金熱處理強化效果小，力學性能不高，必須進行變質(zhì)處理。Fe是鑄造鋁硅合金中的主要雜質(zhì)元素。在鑄造鋁硅合金中，F(xiàn)e以脆性的金屬間化合物存在，如α-Fe、β-Fe等。隨著合金含鐵量的增加，特別是針狀β-Fe相的形貌粗化和數(shù)量增多，會導致鑄造鋁硅合金力學性能的大幅下降。因此，含鐵鋁硅合金也需要對其中的針狀鐵相進行有效的變質(zhì)處理。已有的研究表明，加入合金元素Sr、Mn可以改善含鐵鋁硅合金中鐵相的形貌，提高其力學性能。但是，對于ZL102在不同的含鐵量情況下，通過Sr、Mn復合變質(zhì)后的力學性能的相關(guān)研究較少。因此，本文對在ZL102合金中添加不同含量的Fe、Mn和Sr元素下的力學性能進行研究，分析不同加入量的Sr、Mn元素對含鐵ZL102合金的變質(zhì)作用效果，以期為擴大ZL102合金的應用范圍和高鐵鋁硅合金廢料的循環(huán)利用提供參考。

ZL102合金成分為12wt%Si，余為Al。Si、Fe、Sr和Mn元素分別以Al-20wt%Si、Al-10wt%Sr、Al-20wt%Fe和Al-10wt%Mn中間合金錠加入，用99.99wt%純鋁調(diào)整合金的含鋁量。試驗主要設備為SG-75-12坩堝電阻爐(內(nèi)置石墨坩堝，配DRZ-9型調(diào)節(jié)式測溫控制儀)，Olympus-BHM363U型攝影金相顯微鏡和INSTRON5882電子萬能材料試驗機。

在本試驗范圍內(nèi)，F(xiàn)e的加入量對鋁硅合金力學性能響最大，Mn的次之，Sr的最小。復合添加適量的Mn、Sr元素，能有效中和Fe含量增加所帶來的不利影響，大大提高合金的力學性能。本研究的最佳錳鐵比應為ωMn/ωFe＝1.1~1.3，同時Sr的最優(yōu)加入量為0.12wt%。