人工时效处理对体育器材焊接用Al-6Si-2Cu-Fe合金组织与性能的影响

Al-Si-Cu铝合金广泛应用于体育器材中取代铁制零件,该合金的力学特性是其应用中重要的参考依据,其中Al-6Si-2Cu-Fe作为代表合金之一,不同的热处理状态会显著影响合金的显微组织与力学性能,为此,文中研究了不同人工时效处理方式对Al-6Si-2Cu-Fe合金的影响。按先后顺序对合金进行了3种不同的时效处理,分别是预时效、单级时效和双级时效。通过硬度测试、拉伸测试、冲击试验、金相观察和扫描电子显微镜能谱分析进行表征。结果表明,由于时效处理的不同,相组成和形态微结构存在差异,每种处理的差异可以在析出相的显微组织形态中观察到,各析出相包括弥散的、圆形和针状等形态,这些相结构显著影响了合金的力学性能。测试结果显示,单级时效处理获得了最高的硬度和抗拉强度,其分别为160.16 HB和201.45 MPa;预时效处理的冲击韧性最高,其吸收能量为18.55 J。

Ag掺杂Mo-12Si-8.5B合金在25~600℃的摩擦学行为

本文中采用放电等离子烧结法制备了Mo-12Si-8.5B和Mo-12Si-8.5B-10%Ag这2种合金,通过高温真空摩擦磨损试验仪测试了2种合金与Al_(2)O_(3)摩擦副在25~600℃间的干摩擦学性能.结果表明:与Mo-12Si-8.5B合金相比,在25~600℃区间Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金表现出更低的摩擦系数和磨损率.在600℃时,Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的摩擦系数和磨损率均可达到最小值,其值分别为0.41和1.14×10^(-5)mm^(3)/(N·m),此时Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的干摩擦性能表现最佳,这与Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金磨损表面的MoO_(3)、SiO_(2)和Ag_(2)MoO_(4)等润滑相的存在及Ag在25~600℃范围内起到的润滑效果有关.此外,在25~200℃区间,Mo-12Si-8.5B-10%Ag合金的磨损机制主要为黏着磨损和剥层磨损,在400~600℃范围内,则以黏着磨损和氧化磨损为主.

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金均匀化退火制度研究

研究了不同单级均匀化退火制度对高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织的影响。通过对第二相及共晶组织的演化规律分析获得了合金较为理想的单级均匀化退火制度。组织分析发现,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金中第二相主要为片层状的T(AlZnMgCu)相,以及片层间与T(AlZnMgCu)相共生的Al_(2)CuMg相,过烧温度为476℃。在465、470、475℃三种温度下开展的单级均匀化退火处理研究结果表明,在过烧温度下进行单级均匀化退火处理很难将共晶组织完全消除。本研究确定的较为理想的均匀化退火制度为475℃96 h,在此制度下的第二相残留数量最少、形貌圆滑,且共晶组织体积分数最低为0.5%。

Al-12Si-2Cu-xCe压铸铝合金的微观组织演化及显微硬度

在工业用压铸铝合金Al-12Si-2Cu(ADC12)中分别添加0.3 wt%、0.6 wt%、0.9 wt%的稀土Ce元素,对其进行压铸实验。采用光学显微镜和显微硬度计,研究了Al-12Si-2Cu-xCe压铸铝合金的微观组织演化及显微硬度。实验结果表明:初生α-Al枝晶得到一定的球化,且其二次枝晶间距(SDAS)开始随着Ce含量的增加而逐渐减小;当Ce含量为0.6 wt%时,SDAS达到最小值;当Ce含量为0.9%时,SDAS值反而更大。另外,Ce的添加使α-Al枝晶间共晶Si相和富Fe金属间化合物相(β-AlFeSi)的尺寸变化规律与SDAS的变化规律类似。Al-12Si-2Cu-xCe(x=0、0.3、0.6、0.9)压铸铝合金对应的显微硬度值分别为100.6、109.87、111.54、108.1 HV。

Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu和AA3003铝合金的热变形行为和热加工图

在应变速率为0.1、0.01、0.001s^(-1)和变形温度400、450、500℃条件下采用热模拟试验机对Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu合金进行了等温热压缩试验,并采用动态材料模型(Dynamic Material Modeling, DMM)绘制材料的热加工图,预测了所设计的钎料合金Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu与芯材铝合金AA3003的变形机制,从而得到钎料合金和芯材合金共同适合的加工窗口,避免复合轧制过程中出现材料开裂、变形不匹配等问题,缩短试验时间。试验结果表明,当变形温度在400~500℃,应变速率范围为0.001s^(-1)~0.1s^(-1),Al-11.5Si-1.6Mg-3.5Cu合金与芯材合金AA3003在高温变形时不会出现失稳现象,并且在较高的温度和较低的应变速率下比较适合材料的成形加工。

Ti添加量对Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金组织与强度性能的影响

通过向Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金中添加不同含量的Ti元素进行细化处理。结果表明：Ti加入量在0.15%～0.78%区间范围内,当Ti添加量在0.45%左右时合金铸态下的强度性能最好,其σb和σ0.2分别为278和116 MPa;该合金在固溶时效处理后,其σb和σ0.2可达438和122 MPa,分别较铸态提高了57.6%和5.2%。Ti元素的加入,使合金的典型共晶组织弱化,而分别向α-Al基体和Si相分化。固溶时效处理后,以Si相为主的强化相边缘明显趋于圆化,主要以短棒状及颗粒状形态存在,并弥散分布在Al基体上。

AlTi3BC细化剂对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金组织性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和万能试验机等手段,研究添加不同比例的晶粒细化剂AlTi3BC对Al-9.5Si-4Zn-2.5Cu高强压铸铝合金的力学性能及微观组织的影响。结果显示,适量的晶粒细化剂AlTi3BC对高强压铸铝合金细化效果显著,明显改善α-Al与共晶Si的形貌,使组织更加均匀。对直径为6.4 mm的试样,添加质量分数为5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其抗拉强度提升16 MPa,断后伸长率由3.23%提升到3.95%;对厚度约2 mm的手机中板添加质量分数为0.5%的晶粒细化剂AlTi3BC,其断裂力提升42 N,断裂位移由4.10 mm提升到6.5 mm。

微量Cu对Al-2.4Si-0.2Fe-1.2Mn-1.5Zn合金翅片箔耐腐蚀性能的影响

采用金相显微镜、电位计、EPMA和SWAAT腐蚀试验等手段,研究了三种不同Cu含量的Al-2.4Si-0.2Fe-1.2Mn-1.5Zn合金翅片箔钎焊后的冷凝器接头断面形貌、微观组织、元素扩散、电极电位和耐腐蚀性能。结果表明:对于Al-2.4Si-0.2Fe-1.2Mn-1.5Zn合金翅片箔,Cu含量越高,翅片的钎焊前、后强度也越高,钎焊连接良好,但钎焊后的冷凝器和翅片自身的耐腐蚀性会变差;当Cu含量比较低时,钎焊后的冷凝器有着良好的耐腐蚀性能。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

储能介质Al-12Si-15Cu与金属容器的相容性研究

通过设置合理的腐蚀试验,结合金相显微镜、XRD分析仪、显微硬度计等设备,研究了储能时间以及合金元素对储能介质Al-12Si-15Cu和容器0Cr18Ni9钢相容性的作用规律。结果表明:腐蚀层由A、B两个区域组成,随着储能时间延长,腐蚀层A区域的宽度和致密度几乎保持不变,而腐蚀层B区域却逐渐疏松并剥落;腐蚀速率随储能时间的延长而降低,腐蚀层厚度随储能时间的增大而持续增加;参与腐蚀的元素有Al、Fe、Cr和Si,其中以Al元素的扩散反应为主,因Si、Cr元素存在,生成Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)和Al_(95)Fe_4Cr金属化合物,从而降低了腐蚀速率,Cu元素虽没有参与反应,却起到为元素的扩散提供载体的作用。

Ni元素对Al-20Si-2Cu合金的组织及性能影响

使用OM、SEM、XRD研究了在Al-20Si-2Cu合金中添加不同含量Ni后微观组织的演变和合金性能的变化。研究表明:Ni元素的添加不仅能使α-Al树枝晶的一次枝晶长度从150μm减小到100μm,二次枝晶臂间距由16.4μm减小至10.2μm,而且使强化相的形貌及成分发生显著的变化;另外,随Ni含量的增加,合金的高温抗拉强度从79.5 MPa提高到106.3 MPa,提高了33.7%,伸长率则先增加后减小。

深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、拉伸试验、硬度测试、SEM断口分析等研究了不同时间深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响。结果表明:对铸态Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金进行520℃×6 h固溶+-196℃不同时间深冷+160℃×6 h时效处理试验,随着深冷时间的增加,合金的抗拉强度和硬度逐渐增加,伸长率逐渐降低,抗拉强度和硬度在深冷22 h前提升明显。固溶+22 h深冷+时效处理合金的抗拉强度、硬度分别为351.2 MPa、135.5 HB,比固溶+时效处理合金分别提高了10.1%和8.4%。随着深冷处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,固溶+22 h深冷+时效处理合金的晶粒较为均匀细小,深冷处理有效改善了合金的组织。

喷射沉积AlZn_(12)Mg_2Cu_2合金的组织结构及力学性能

用喷射成形技术在较低雾化压力下沉积了 Al Zn1 2 Mg2 Cu2 合金 ,对其组织结构用光学显微镜和透射电子显微镜进行了观察和分析 ,发现 :在本喷射成形工艺条件下 ,可以形成高致密度的具有等轴晶粒的均匀合金 ,晶粒尺寸在 30～ 6 0 μm范围内 ,在晶内和晶界处有 Mg Zn2 相的析出 ;对制备的材料经挤压比为 7.7∶ 1条件下的热挤压和 T6时效处理后进行了力学性能测定 ,结果显示屈服强度 (σUS)为 74 0 MPa,抗拉强度 (σUTS)为 75 3MPa,延伸率 (δ)为8.

锰对铸造Zn-38Al-2.2Cu合金组织和热疲劳性能的影响

在Zn-38Al-2.2Cu合金中加入不同量的锰后,研究锰对合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,合金中添加0.6%的锰后,部分锰元素溶入基体α′相,使α′相产生固溶强化,导致合金的耐热性及热疲劳性能提高。剩余的锰在基体上析出弥散度和热稳定性都很高的富锰相,提高了合金的热强性,弥补了高温环境下合金晶界薄弱的缺点。富锰相大小适中、分布均匀,对裂纹的传播和扩展有抑制作用,而当富锰相粗大、呈连续状分布时,有利于裂纹的扩展。

Al-6Zn-2Mg-2Cu合金热处理后的拉伸与晶间腐蚀性能

为了研究不同时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金性能的影响,研究了强化固溶后T6和T76时效处理对Al-6Zn-2M g-2Cu合金硬度、拉伸性能与晶间腐蚀性能的影响.结果表明,强化固溶后与经过T6时效处理的合金相比,T76时效处理后合金的硬度并无明显变化,但合金的抗拉强度下降了4.39%,伸长率则明显上升.经T6和T76时效处理后,合金的晶间腐蚀等级均为4级.两种时效状态下合金腐蚀速率均在0~1.5 h范围内急剧增大,之后开始下降.经过强化固溶与T76时效处理后,合金的抗晶间腐蚀性能得到明显改善.

添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金组织与性能的影响

研究了分别添加质量分数均为0.3%的钙、钛以及复合添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加钛提高了该镁合金的塑性和强度,然而Mg17Al12相聚集析出形成粗大的第二相组织;添加钙后提高了该镁合金的塑性,但沿晶界大量析出了连续网状Mg17Al12相,导致其强度略有下降;复合添加钛和钙既增加了共晶相数量又细化了共晶相组织,使得该镁合金铸态组织更加细小均匀,从而显著提高了其强度和韧性。

AlZn12Cu2Mg2喷射沉积铝合金半固态触变成形试验研究

对采用喷射沉积获得的超硬变形铝合金AlZn12Cu2Mg2半固态坯料进行了触变成形工艺的试验研究,获得了该合金触变成形的工艺参数,并对工艺模拟制件进行了组织和力学性能的测试;通过热处理参数的优化试验,得到了AlZn12Cu2Mg2铝合金最佳热处理工艺参数;试验结果表明,AlZn12Cu2Mg2喷射沉积铝合金通过半固态成形,经固熔和失效处理后,可以获得理想的力学性能与伸长率.

基于正交试验的高强度近共晶Al-11.6Si-3Cu合金优化设计

通过设计一组L9(34)正交试验,对添加不同含量金属元素的合金组织与力学性能进行分析对比,优化出高强度近共晶Al-11.6Si-3Cu合金的最佳成分配比。试验结果表明:经直观分析得出最佳的工艺参数为A2B1C3D3。即Mg的加入量为0.3%,Zn的加入量为0.4%,Sb的加入量为0.3%,Ti的加入量为0.25%。通过方差分析可得出:因素D(Ti加入量)作用为显著,A、B、C(分别为Mg、Zn、Sb加入量)因素有一定影响作用,各因素对抗拉强度的影响程度为D>A>C>B;经A2B1C3D3工艺处理后,合金的抗拉强度达到304.9 MPa。