Zr对Al-Si-Mg-Mn合金凝固过程、时效组织和性能的影响

通过模拟计算、组织观察以及力学性能测试,研究了不同Zr含量对铸造Al-Si-Mg-Mn合金凝固过程、时效组织及力学性能的影响。结果表明,随着Zr含量增加,合金凝固路径存在显著差异,晶粒由初期树枝晶逐步演变为等轴晶;175℃时效7 h条件下,Zr的加入显著提高合金硬度。Zr的加入促使析出相在更低时效温度析出,这可能是Zr细化了晶粒从而提高了扩散效率。峰值时效时合金主要析出相为β″相和Q′相。

热处理工艺对Al-Si-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和万能拉伸试验机等研究了固溶温度、固溶时间、时效温度以及时效时间等工艺参数对Al-Si-Mg-Cu合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,固溶温度由500℃升高至545℃时,合金的共晶硅尺寸逐渐减小,545℃时共晶硅平均尺寸达到最小,超过550℃合金会发生部分过烧现象;固溶温度为545℃时,固溶时间由2 h增加至16 h,共晶硅尺寸随着固溶时间增加先减小后增大,固溶时间为12 h时,共晶硅的平均尺寸最小;时效处理后合金的硬度显著提升,时效温度由155℃升高至185℃时,峰值时效时间从8 h减少至4 h,在175℃时效时合金的峰值硬度最高;155℃时效时合金的组织中仅观察到β″相,在高于155℃峰值时效时组织中均观察到β″相与θ′相,实现了双析出相强化,175℃峰值时效时合金的抗拉强度可达365 MPa,但断后伸长率下降至2.1%。综合考虑合金的强度和韧性,合适的热处理工艺为545℃×12 h+165℃×8 h。

选区激光熔化成形TiB_(2)/Al-Si-Mg大尺寸复杂构件

选区激光熔化(SLM)成形大尺寸复杂构件厚度多样、成形高度较高、方向复杂,需要研究构件微观组织均匀性和力学性能稳定性。本文以SLM成形TiB_(2)/Al-Si-Mg复合材料为研究对象,分析复合材料多级微观组织,对比不同成形厚度、高度、方向下复合材料的力学性能。结果表明:复合材料表现出熔池特征结构,细小等轴晶粒组织均匀分布且随机取向,纳米TiB_(2)颗粒在材料内部弥散分布。随成形厚度增加,复合材料伸长率保持稳定,抗拉强度受本征热处理影响略微增大;在不同成形高度下,复合材料抗拉强度和伸长率保持稳定;在不同成形方向下,复合材料抗拉强度保持稳定,伸长率受熔池结构影响在水平方向略高。基于以上结果,成功制备大飞机舱门铰链臂(588 mm×318 mm×470 mm)复杂结构件。

硅和镁质量分数对Al-Si-Mg合金机械力学性能参数影响的计算分析

基于第一性原理,利用CASTEP模块,通过虚拟晶体近似的方法建模,采用GGA+PBE泛函关联函数,研究了Al-Si7-Mg X(X=0.1~0.5)、Al-Si X-Mg0.3(X=6~9)合金中的Si、Mg质量分数的变化对机械力学性能参数的影响。研究表明,随着研究组元质量分数的增加,晶格常数有所减小,最大值与最小值相差约0.265%;弹性常数C_(11)、C_(12)、C_(44)满足结构稳定性条件;体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E、泊松比u随着A356中Si、Mg质量分数变化而变化;Mg质量分数的变化对剪切模量G、杨氏模量E的影响比Si质量分数的变化更敏感。计算结果与现有实验数据对比表明,计算结果接近实验数据,第一性原理计算Al-Si-Mg合金材料参数可行。

Sr及热处理对Al-Si-Mg合金共晶硅形貌与材料性能的影响研究

研究了Sr变质及不同热处理状态对Al-Si-Mg系合金组织构成、共晶硅形貌、力学性能及断裂模式等方面的影响,提出通过调控共晶硅形貌及减少Al(Fe,Mn)Si等硬脆相数量及尺寸,改善Al-Si-Mg系铸造合金塑性的途径。结果表明,添加Sr后,相互交叉呈“直片状”的共晶硅变质为“细小羽毛状”形态,合金断后伸长率提升137%,强度提升不明显;热处理可通过对共晶硅的熔断与球化,实现铝合金断裂模式与力学性能的改变,人工时效处理可提升合金屈服强度73%,固溶处理可提升合金断后伸长率97%,淬火温度对2#铝合金T6处理的力学性能影响较大,淬火温度为530℃时,经200℃人工时效处理后,铝合金抗拉和屈服强度分别较铸态提高14%和100%,断后伸长率与铸态持平,显示出较为优良的综合力学性能。

体育器材用Al-Si-Mg铝合金的压铸工艺优化

分别采用不同的浇注温度、模具温度和充型速度对Al-Si-Mg铝合金体育器材试样进行生产,并对其进行了力学性能测试分析和X-ray无损检测分析。经过试验优化,最终结果为:在浇注温度从675℃升高至715℃、模具温度从100℃升高至300℃以及快充型速度从1.5 m/s升高至3.5 m/s的过程中,合金的强度总体上为先上升后下降。当浇注温度为695℃、模具温度为250℃及充型速度为2.0 m/s时,合金的抗拉强度得到最大值(287.11 MPa),屈服强度同样为最大值(190.53 MPa),伸长率3.66%。经过X-ray无损探伤并未观测到压铸合金有明显的卷气和缩孔等铸造缺陷,可以得到力学性能优异、组织致密的Al-Si-Mg压铸体育器材产品。

多模态混合输入模拟实验过程实现新型Al-Si-Mg系合金设计

数据驱动下,基于大量的实验数据,建立混合特征与力学性能之间非线性规律实现合金新成分的配比和工艺设计一直是一个挑战.本文基于机器学习的方法,提出一种面向性能的Al-Si-Mg系合金“成分-工艺-性能”的设计策略.将同一体系不同牌号合金的成分、熔炼及热处理工艺等混合因素作为特征,通过随机森林寻找特征与抗拉强度之间的非线性规律.之后将数据集中部分合金的成分、工艺参数设置为目标空值,使用链式方程多重插补算法对目标缺失数据进行预测插补.通过该策略进行性能预测或指导设计的合金抗拉强度的实验值和预测值的误差均保持在±5%之内;而且经实验证实,其中Al-6.8Si-0.6Mg-0.05Sr的成分配比和540℃×10 h+170℃×10 h工艺方案使合金综合拉伸性能优异,质量指数Q_(DJR)达到517.3,高于同类合金低于500Q_(DJR)值的水平.这一结果表明该策略有助于改善高强度Al-Si-Mg系合金传统设计方法周期长、成本高、效率低的问题.

Al-Si-Mg系铸造合金应用现状与高强韧制备研究进展

概述了Al-Si-Mg系铸造合金的应用现状与高强韧制备研究进展,系统总结了Al-Si-Mg系铸造合金晶粒细化、硅相变质、精密热处理、成分设计与成形-成性工艺装备的研究进展,归纳了各制备工艺对材料微观组织与力学性能的影响,总结了Al-Si-Mg系铸造合金高强韧制备的力学性能成果。最后,对其材料成分设计、凝固组织细晶化制备、计算机辅助工程开发与高强韧精密热处理工艺发展进行了技术展望。

Al-Si-Mg铸造合金的原位拉伸试验研究

通过在扫描电子显微镜下进行铝合金的原位拉伸试验,研究了A356-T6铝合金在应变阶段发生损伤机理。通过对微结构的定量分析以及损伤机理的原位研究,描述Si微粒及其共晶分布规律,并用于拉伸性的控制。原位测试表明,在应变量的增加过程中,由于开裂形成了伴随有Si颗粒的脆性断裂的损伤,产生邻近的微裂纹,同时Si微裂纹的加入引起枝晶边界上微裂纹的形核。最后裂纹沿枝晶边界进行增长直到出现不稳定状况。研究表明,通过力学的原位拉伸试验,可得到关于损伤机理的定量数据,对预测铸造合金的力学性能有重要的参考意义。

Al-Si-Mg-Y合金消失模铸造振动压力凝固的组织与性能

应用消失模铸造振动压力凝固成形技术制备了Al-7Si-0.8Mg-0.3Y(ASMY)合金。通过SEM、XRD、DSC和TEM等测试方法对其铸态和T6组织进行分析,研究其对力学性能的影响。结果表明:在ASMY合金铸态组织的晶界处生成有少量Al3Y短棒状颗粒相;在T6热处理过程中,稀土Y或Al3Y阻碍Mg2Si相的析出和扩散聚集,使析出相Mg2Si呈弥散分布;Mg2Si相与晶界稳定相Al3Y对合金同时起到钉扎强化作用;采用消失模铸造振动压力凝固技术后,铝合金的孔隙率显著降低,从1.1%降低0.18%;ASMY合金消失模铸造振动压力凝固试样T6态的抗拉强度达到308MPa,比A356普通消失模试样T6态的抗拉强度提高29%。

原位生成TiB_2/Al-Si-Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2 粒子增强Al Si Mg复合材料。研究发现 :原位生成TiB2 粒子呈等轴状且尺寸 <1μm ,大都均匀分布在共晶组织中 ,与共晶Si交织在一起 ,在α(Al)中只有少量的TiB2 粒子 ;原位TiB2 粒子可明显强化Al Si Mg复合材料 ,且随着TiB2 粒子数量的增加 ,强化效果也随之提高 ,而且延伸率也略有升高 ,如 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度可达 2 96MPa ,延伸率为 5 .5 %;热处理 (T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状 ,大幅度提高材料抗拉强度 ,使 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度达386MPa 。

冷铁工艺对Al-Si-Mg合金二次枝晶间距及致密度的影响

基于Al-Si-Mg合金的树脂砂铸造过程,研究了冷铁工艺对Al-Si-Mg合金铸件二次枝晶间距(SDAS)及致密度的影响。分析不同条件下铸件的凝固过程,研究了冷铁厚度、冷铁安放位置的改变对铸件二次枝晶间距的影响,考察了冷铁的热容量对铸件二次枝晶间距的影响;试验得到不同厚度冷铁的有效作用距离,在此基础上并结合试验结果,绘制了铸件模数、铸件长度及应加冷铁厚度之间的综合关系网络图,为指导实际生产提供了科学依据。

降低Al-Si-Mg铸造铝合金Si偏析的措施

介绍Al-Si-Mg铸造铝合金Si偏析产生的原因,分析了电磁搅拌和水冷浇铸对铸造铝合金Si偏析的影响,提出了降低Al-Si-Mg铸造铝合金Si偏析的生产工艺措施。

Mg含量对Al-Si-Mg铸造合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了Mg含量分别为 0 .0 0wt%、0 .35wt%和 0 .70wt%的Al 7wt%Si Mg铸造合金的微观组织和力学性能。通过变质处理和改变凝固速率 ,可观察到不同的微观组织。DSC试验分析了不同Mg含量合金中相的变化。结果表明 ,在较高Mg含量的合金中 ,未变质的共晶Si粗化 ,变质的共晶Si变质不完全。在Al 7wt%Si 0 .70wt%Mg合金中 ,富Fe相是粗大的π相 (Al9FeMg3Si5)和少量的针状 β相 (Al5FeSi)。相反 ,在Al 7wt%Si 0 .35wt%Mg合金中 ,富Fe相是针状的 β相 (Al5FeSi)。随着合金中Mg含量的增加 ,合金的抗拉强度增大 ,延伸率却降低。

利用FE-SEM分析Al-Si-Mg系和Al-Mg-Si系合金中Mg_2Si沉淀相

以Al-Si-Mg系的A356合金和Al-Mg-Si系的6061合金中的Mg2Si沉淀相为研究对象,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)的In-lens探头及低电压模式,分析Mg2Si沉淀相的析出情况及其表面形貌。结果表明:在低电压模式及In-lens探头双重条件下,可获得较好分辨率的Mg2Si沉淀相表面立体显微形貌;通过透射电子显微镜衍射分析发现在扫描电子显微镜中观察到的相确实为Mg2Si沉淀相。这种分析方法能够清晰观察到Mg2Si沉淀相的普遍析出情况。

汽缸套自生颗粒增强Al-Si-Mg复合材料的制备与台架实验研究

观察并研究离心铸造自生颗粒增强Al-Si-Mg复合材料600 cc发动机铝合金缸套铸件沿径向方向的微观组织特征,检测铸件的硬度及耐磨性能;对铝合金缸套内表面腐蚀处理后进行台架实验。结果表明：Al-Si-Mg复合材料铸件内层偏聚了大量的自生初晶Si/Mg2Si颗粒,体积分数达27.6%,初晶颗粒体积分数较大的区域其硬度值也较高,铝合金缸套内层增强层的体积磨损量低于摩托车用铸铁缸套;低压铸造时,需在铝合金缸体内孔装填耐火棉,以保证铸件充型完整且不发生跑火现象,铸造成型缸体与缸套之间获得良好的冶金结合效果;台架实验测得600 cc铝合金缸体发动机的输出功率最大达22.66 k W,转矩最大达44.37 N·m,达到设计要求。

Al-Si-Mg合金的晶粒细化工艺及细化机理研究

通过对Al-5Ti-1B中间合金细化作用的实验研究发现,Al-Si-Mg合金晶粒尺寸明显减小,合金的力学性能提高,尤其是伸长率,并且具有很好的抗衰退能力。细化作用是由于Al3Ti与稳定的TiB2颗粒共存于熔体中,并且Al3Ti在硼化物的{0001}基面上形成稳定的膜。α-Al的生核发生在Al3Ti膜上。α-Al仅限于在{0001}晶面上生核,表明决定生核效率的主要因素是{0001}晶面的面积。

Microstructure-based analysis of fatigue behaviour of Al-Si-Mg alloy

The effects of microstructural characteristics on the fatigue behavior in Al-Si-Mg alloy were investigated. The dislocation substructures of Al-Si-Mg alloy were observed by transmission electron microscopy （TEM）. Dislocation evolution process of α（Al） matrix with [011] orientation of Al-Si-Mg alloy specimens was observed during fatigue process under different stress amplitudes and cycles. The results indicate that dislocation structure is closely dependent on stress amplitudes, and the density of dislocation in failure specimens increases with increasing stress amplitudes. The results show that Mg2Si and secondary silicon phase could have a strong hindrance effect on the movement of dislocations during the fatigue process. The fatigue behavior is strongly dependent on the microstructure of material.

T6I6处理对Al-Si-Mg-Cu铸铝时效析出及疲劳行为的影响

利用硬度测试、力学拉伸测试、疲劳测试和透射电镜分析(TEM)等方法研究了T6I6处理对Al-Si-Mg-Cu铸铝时效析出和疲劳行为的影响。研究结果表明:在T6和T6I6峰时效阶段,Al-Si-Mg-Cu铸造铝合金的主要强化相为GP区和β″相,T6I6处理能够明显提高峰时效态合金强化相的密度。与T6峰时效态合金相比,T6I6峰时效态合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了7.3 MPa和11.5 MPa,同时延伸率也提高了4.1%。相同加载条件下,T6I6峰时效态合金的疲劳寿命更长,在最大应力为175 MPa时,疲劳寿命提高了63.0%。

Ti-Al-Si-Mg对SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接焊缝组织和性能的影响

以填充自制药芯铝焊丝的形式向熔池内部直接添加Ti,Al,Si,Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.分析了Ti-Al-Si-Mg以及它们的氧化物对焊缝组织和性能的影响.结果表明,以Ti-Al-Si-Mg作为原位反应填充材料,可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,改善熔池流动性,增加熔池内部金属的润湿性.形成了稳定的熔池,得到了以TiN,AlN,TiC,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等为增强相的焊缝.焊缝组织致密结合良好,其最大抗拉强度为267 MPa.