倾斜冷却剪切流变参数对半固态AlSi9Mg合金组织的影响

利用自制的实验装置研究倾斜式冷却剪切流变技术制备半固态AlSi9Mg合金。结果表明:合金熔体在倾斜冷却板表面非均匀形核并受到重力和振动力的剪切作用,初生α(Al)逐渐从枝晶网络演化为细小的球状或粒状晶;控制浇注温度在600℃、倾斜板长度在600mm、振动频率在50Hz时可以获得组织良好的半固态合金熔体,合金熔体中初生α(Al)的平均晶粒尺寸为50μm,形状因子为0.71;机械振动能显著细化AlSi9Mg合金组织,随着振动频率的提高,初生α(Al)明显细化,圆整度也随之提高。

AlSi9Mg合金在近液相线区保温过程中枝晶组织的演变

采用AlSi9Mg合金为试验原料,通过改变、控制浇注温度和半固态保温时间,研究了在近液相线区不同温度、不同保温时间下半固态合金的组织演变规律及成因。结果表明:随着保温时间的延长,合金固相显微组织逐渐从最初的树枝晶经蔷薇状形态向颗粒状晶粒转变。在605℃保温30～40min时,得到的细小、均匀、圆整的颗粒状非枝晶组织,满足半固态加工要求。

浇注扰动对近液相线铸造半固态AlSi9Mg合金的影响

通过设计正交试验,结合金相分析获得了试验条件下近液相线铸造法制备半固态AlSi9Mg合金的合理工艺参数匹配,即浇注温度605℃、浇注高度3 h型、保温时间35 min、冷却强度适中(水冷)时获得的非枝晶组织更加细小、圆整且分布均匀;从晶粒形核、长大的热力学和动力学角度,综合分析了浇注扰动对近球形或球形非枝晶组织形成的影响机制。结果表明,浇注扰动不仅可大大提高形核率,且利于晶粒直接球化长大和等轴枝晶形成后的球化生长;提高晶粒球形长大的稳定性并将长大后的球晶保留下来或增强枝晶形成后的球化生长趋向是获得理想非枝晶组织的关键。

流变压铸AlSi9Mg合金的热处理工艺

利用自行研制的振动频率可调的倾斜冷却剪切实验装置制备半固态AlSi9Mg合金熔体,并与传统高压铸造工艺衔接,直接进行流变压铸,运用正交试验方法研究了固溶处理温度、保温时间、水淬介质温度对流变压铸试样抗拉强度的影响。结果表明:固溶处理温度为535℃,保温时间4 h,水温60℃,并经175℃×8 h人工时效后,流变压铸件的σb=277 MPa,δ=3.9%。流变压铸可实现低固相率半固态AlSi9Mg合金熔体的低气孔率压铸。与压力铸造相比,流变压铸可提高铸件的致密性和力学性能,伸长率提高尤为明显。

铸造增压压力对汽车用AlSi9Mg铝合金组织和力学性能的影响

通过改变低压铸造过程中不同增压压力来研究其对AlSi9Mg合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在高增压压力制备的AlSi9Mg合金样品具有更加致密的显微组织及更接近球形的共晶Si颗粒。同时,由于具有更好的填充能力,高增压压力下合金的气孔缺陷大大减少,合金具有更优异的力学性能。在90、150、210 kPa3种不同级别的增压压力下,晶粒尺寸呈逐渐减小的趋势,对应的合金晶粒尺寸和二次枝晶臂间距分别为246、197、149μm,44.9、37.3、31.1μm;3种增压压力对应的密度和孔隙率分别为2.656、2.659、2.674 g/cm^(3),0.96%、0.79%、0.38%;AlSi9Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为238.76、174.68 MPa和3.14%;252.43、177.47 MPa和4.61%;256.10、178.81 MPa和6.85%,分别提高了7.26%、2.36%、118.15%。

挤压铸造参数对汽车用AlSi9Mg合金组织和性能的影响

Al Si9Mg合金是一种常见的挤压铸造合金,在汽车工业中被广泛应用。选取10、30和50 MPa三种不同的挤压压力对Al Si9Mg合金进行挤压铸造,并与传统的重力铸造进行了对比,研究了挤压铸造压力对Al Si9Mg合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着挤压压力的增加,Al Si9Mg合金的微观组织发生了显著变化。挤压铸造试样的二次枝晶臂间距明显缩小,从10 MPa下的10.1μm逐渐减小至50 MPa下的4.2μm,而重力铸造试样的二次枝晶臂间距则较大,为13.8μm。同时,晶粒细化,组织也更加均匀致密。随着挤压压力的增加,试样的孔隙率显著降低,密度逐渐升高,说明挤压铸造过程有效减少了铸造缺陷,改善了铸件的致密度。挤压铸造能够显著提高Al Si9Mg合金的抗拉强度和伸长率。在50 MPa挤压压力下,试样的抗拉强度达到234.3 MPa,比重力铸造试样提高了近40%,伸长率也从重力铸造的1.1%提升至2.4%。

浇注温度对AlSi_9Mg半固态组织的影响

文章通过对AlSi9Mg合金在不同保温时间、保温温度下得到的显微组织的观察,研究了浇注温度对液相线浇注法制备AlSi9Mg合金半固态组织的影响;实验表明,随着浇注温度的降低,合金显微组织由树枝晶向蔷薇状形态再到球状或粒状组织变化,在605℃,保温30 min左右最佳。

基板预热温度对选区激光熔化AlSi9Mg1ScZr微观组织及力学性能的影响

研究了基板预热温度对选区激光熔化(SLM)制备AlSi9Mg1ScZr合金样品微观组织及力学性能的影响,在35、85、135℃3种不同基板预热温度下,制备了SLM样品并分别进行微观组织观察及性能测试。结果表明,基板预热温度设置为135℃时,由于基板预热温度和激光扫描热输入的共同影响,使合金在打印过程产生了原位时效效应,在保留细小枝晶和Si网格的同时促进了元素从过饱和固溶体中析出。相比基板预热35℃的样品,纳米尺度的Mg2Si相和Si相在α-Al基体及枝晶界析出的数量显著增加,起到了提高强度的作用;但微米尺度富Fe相的析出对塑性产生了负面影响。在基板预热温度设置为135℃时,制备的AlSi9Mg1ScZr合金在0°方向上屈服强度高达360 MPa、抗拉强度高达502 MPa、伸长率为7%;90°方向上屈服强度高达331 MPa、抗拉强度高达511 MPa、伸长率为5.4%。本研究通过提高基板预热温度,在SLM过程中实现了SLM样品的原位时效,改善了SLM制备AlSi9Mg1ScZr合金的微观组织,在不经过后续热处理的情况下,大幅降低了残余应力,得到了超高强度的AlSi9Mg1ScZr合金样品。

机械振动对消失模铸造铝合金组织与性能的影响

研究了机械振动对消失模铸造AlSi9Mg合金组织与性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,Z方向机械振动的AlSi9Mg合金的平均晶粒尺寸最小,布氏硬度、抗拉强度和伸长率最大,其次为XY方向,而X、XZ和XYZ方向振动的AlSi9Mg合金的平均晶粒尺寸稍大,布氏硬度、抗拉强度和伸长率相对较小。随着机械振幅或振动频率的增加,AlSi9Mg合金的平均晶粒尺寸呈现先减小而后增加的趋势,而布氏硬度、抗拉强度和伸长率都呈现为先增加而后降低的趋势。消失模铸造AlSi9Mg合金适宜的机械振动工艺:机械振动方向为Z向,机械振幅为0.10mm,机械振动频率为36 Hz,在此工艺下可以获得较好的强度与塑性。