富Fe活塞合金实验部分.doc

富Fe活塞合金试验结果与讨论
Fe相的组织形貌
β-Fe
β-Fe
β-Fe

(a) NO EPM (b) EPM 1000V 30 s 3 Hz (c) EPM 1000V 30 s 8 Hz
β-Fe

β-Fe
α-Fe
α-Fe

(d) EPM 1000V 30 s 15 Hz (e) EPM 1000V 30 s 22 Hz (f) EPM 500V 30 s 3 Hz
β-Fe
β-Fe

(g) EPM 500V 30 s 8 Hz (h) EPM 500V 30 s 15 Hz (i) EPM 500V 30 s 22 Hz
图3-3 不同脉冲频率的电脉冲孕育处理后的SEM形貌图
图3-3为试样的SEM相形貌图。图中可明显看出，未经脉冲处理的试样中只存在针状的Fe相（β-Fe相），而经脉冲处理的试样中出现鱼骨状的Fe相（α-Fe相），且当脉冲电压为1000 V、脉冲时间为30 s和脉冲频率为15 Hz时，试样中只存在鱼骨状的Fe相，几乎没有针状的Fe相存在。
3.3 力学性能分析
为了验证电脉冲孕育处理后能够细化晶粒，改善试样的性能，我们通过硬度这一性能来进行验证，本实验所用的硬度测量工具是HV显微硬度计，如图3-4、3-5、3-6所示。
3.3.1 不同脉冲频率
1#试样是未经电脉冲孕育处理直接浇注成型，2#、3#、4#和5#试样在脉冲电压为1000 V、脉冲时间为30 s下，分别经脉冲频率为3 Hz、8 Hz、15 Hz和22 Hz电脉冲处理后浇注成型。从图3-4可以看出，电脉冲处理后，试样的显微硬度都明显升高。在脉冲电压和脉冲时间相同的情况下时，说明4#试样电脉冲孕育处理效果最好，显微硬度最高，也说明显微硬度不是随脉冲频率增加而增加。

图3-4 不同脉冲频率处理后Al-Si-Fe活塞材料的显微硬度

图3-5 不同脉冲频率处理后Al-Si-Fe活塞材料的显微硬度
1#试样是未经处理直接浇注成型，2#、3#、4#和5#试样是脉冲电压为500 V、脉冲时间为30 s下，分别经脉冲频率为3 Hz、8 Hz、15 Hz和22 Hz电脉冲处理后浇注成型。从图3-5可以看出，经过电脉冲处理后，式样的显微硬度都明显升高。在脉冲电压和脉冲时间相同的情况下时，说明3#试样电脉冲孕育处理效果最好，显微硬度最高，也说明显微硬度不是随脉冲频率增加而增加。
3.3.2 不同脉冲电压

图3-6 不同参数下脉冲处理后Al-Si-Fe活塞材料的显微硬度
1#试样是图3-4中4#试样，在脉冲电压1000 V、脉冲时间30 s和脉冲频率15Hz的电脉冲处理后得到的，2#试样是图3-5中3#试样，在脉冲电压500 V、脉冲时间30 s、脉冲频率8 Hz的电脉冲孕育处理后得到的。
3.4 小结
Al-Si-Fe基活塞材料在经脉冲电压1000 V、脉冲时间30 s、脉冲频率15 Hz的电脉冲处理后得到的显微硬度最大，由未处理时的HV103增加到HV133，是未处理时的1.3倍。也就是说此情况下电脉冲处理的效果最好，最适合获得最大的显微硬度值。
电脉冲技术对Al-Si-Fe基合金组织中的Fe相有明显的变质作用，对熔体施加脉冲能促使β-Fe相析出，一定程度上改善合金的力学性能。

第4章 结 论
本文以EPM理论为基础，通过实验研究了Al-Si-Fe基活塞材料经过EPM处理后的合金凝固组织形态、显微硬度等的变化规律，为确定在工业生产中进行电脉冲处理的最佳参数奠定基础。
通过对本次实验结果进行的分析与研究，得出了以下结论：
1、经脉冲处理后，铸件显微组织发生明显变化，当脉冲参数为1000 V、30 s、15 Hz时组织最为均匀。
1、经脉冲处理后立即浇铸对A1-Si-Fe基合金材料凝固组织的Fe相有明显的变质作用，对熔体施加脉冲能促使β-Fe相析出，A1-Si-Fe基合金组织中针状的α-Fe相大部分均转化为鱼骨状的β-Fe相。
2、Al-Si-Fe基活塞材料在经脉冲电压1000 V、脉冲时间30 s、脉冲频率15 Hz的电脉冲处理后得到的显微硬度时未处理时的1.3倍，一定程度上改善了合金的力学性能。

合金中的共晶硅和杂质相（如富铁相等）均属于过剩第二相，由于它们的尺寸较大，且很分散，对合金的强化作用较弱，但它们的存在可能会对合金的塑性产生显著影响。当其尺寸较大，且形状不均匀时，则在受力过程中，易于产生应力集中，引起自身破碎，而形成裂纹，并加速裂纹的扩展，从而降低合金的塑性。如果第二相以细小的粒状或球状均匀地分布在基体中，合金的力学性能将更高。通常采用变质处理可以使共晶硅细化，使其由板片状转变成珊瑚状，但迄今为止没有发现变质方法能使共晶硅直接变成粒状或球状。因此长期以来人们一直在努力寻找获得粒状或球状第二相的方法，早期的试验中就已发现热处理可以使共晶硅粒状化[1-3]。硅相颗粒在固溶处理时均会经历钝化熔断、粒状化和粗化的过程，如当固溶处理时间过长或温度过高时，则硅相可能出现明显的粗化现象。并且，经变质处理的合金比未经变质的合金粒状化过程明显要快。从定量分析的角度研究Al-Si共晶合金中硅相的变化有助于进一步理解固溶处理对Al-Si共晶合金的影响。本试验利用金相显微镜定量地分析了固溶过程中共晶Al-Si合金中硅相长径、短径、球度(球度是指颗粒形状与理想球体的接近程度，球度越接近于1，颗粒形状越接近于球体)和面积的变化。