Sc对亚共晶Al-11Mg2Si合金组织与力学性能的影响

通过XRD分析、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察及拉伸力学性能测试等手段,研究了添加稀土元素Sc对亚共晶Al-11Mg2Si合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Al-11Mg2Si合金中添加适量的Sc对初生α-Al和共晶Mg2Si相同时起到良好的细化和变质作用。α-Al晶体由粗大的树枝晶转变为细小的球状晶,其平均尺寸由67.72μm减小至最小14.28μm;共晶Mg2Si由粗大的片层状转变为细小的纤维状和颗粒状,其平均尺寸由12.37μm减小至最小1.80μm。经0.25%Sc处理后,合金的抗拉强度、伸长率和硬度分别由未细化、变质的269 MPa、5.2%和35HRB提高到334 MPa、9.4%和53 HRB,分别提高了24.2%、80.8%和51.4%。含0.25%Sc合金断口中大量形成韧窝,其断裂模式从脆性转变为韧性。

超声振动对过共晶Al-Si合金半固态浆料凝固组织的影响

研究超声振动制备过共晶Al—Si合金半固态浆料中工艺参数对半固态浆料组织的影响规律。利用A390铝合金熔体，超声振动至液固相线温度区内制浆，研究超声振动时间、振动后保温及空振比等不同条件下半固态浆料的组织变化。结果表明：超声振动后初晶Si可细化到20pm左右；浆料在保温过程中，初晶Si粒以8ixm／min的平均速度快速长大，2min内初生Si晶粒仍保持较好的圆整度：2min后初生Si晶粒慢慢恶化；在1℃／min的冷却速度下，在0．5～10min的振动时间范围内，初生Si以小于2．5um／min的速度缓慢长大；当超声振动的空振比为0．5时，初生晶粒的细化效果最好。

挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了比压对挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,在压力下凝固时,合金的显微组织发生明显改善,力学性能大幅提高。且在一定压力范围内,随着挤压力的增加,α(Al)枝晶明显细化,枝晶间距减小,共晶Si相、Al2Cu相等强化相尺寸减小,力学性能提高;但当挤压铸造比压达到850 MPa时,合金的硬度和强度反而略有下降。与此同时,合金的伸长率却随着挤压铸造比压的增大持续升高。因此,比压为670 MPa时,挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金获得较好的组织与性能。

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织的影响

采用P+RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质。结果表明,P+RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果。五心瓣状初晶Si尺寸明显减小且棱角钝化,共晶Si由原来的长针状变为短杆状,微观组织得到明显的细化。同时也对P+RE的变质机理进行了论述。

交流磁场对亚共晶Al-Fe合金组织的影响

研究了不同冷速下交流磁场对亚共晶Al-0.90%Fe合金凝固组织的影响,试验结果表明,在交流磁场作用下,共晶组织中的Al3Fe相均向样品的中心处富集,且随着冷速降低这种趋势增大。并对交流磁场的作用机制做了探讨。

过共晶Al-Si合金的电磁搅拌工艺研究

对过共晶Al-Si合金进行电磁搅拌后,针状或多边形状初晶Si变得细小,圆整,且分布均匀,针状及条状第二相发生断裂,长度减小,形状圆整而细小,分布也趋于均匀,合金的力学性能也有很大提高。对于过共晶Al-17.5Si合金,搅拌电压为50V的时候,搅拌效果最佳,合金力学性能最好。随着搅拌电压的继续升高,在交变磁场中的磁场力更强,Al-Si合金组织中初生Si和第二相组织团聚,晶粒变得粗大,力学性能反而下降。随搅拌时间的延长,Al-Si合金组织中初晶Si和第二相逐渐细化、圆整化,电磁搅拌效果越来越明显。但搅拌时间过长,对组织影响不大,反而因为裹入气体而导致力学性能下降。最佳搅拌时间为60s,合金组织相对细小,硬度达到最高。

变质处理及挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了Sr、Sr-P变质处理对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织和性能的影响。测试合金的力学性能并观察显微组织,分析变质处理对合金组织和力学性能的影响。结果发现:对重力铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,随着P的加入,粗大多角的块状初生Si变为细小的粒状,合金硬度、抗拉强度及伸长率明显提高;对挤压铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,而随着P的加入原本挤压铸造时细小块状的初生Si反而长大,合金的抗拉强度及伸长率明显降低,主要是形成的Al-Sr-P影响了变质效果。对于挤压铸造,合金的最佳处理工艺为Sr变质,不加P。

亚共晶铝硅合金自生Mg_2Si复合材料的显微组织研究

采用光学显微镜,对亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si复合材料的显微组织进行分析。结果表明,Al-8%Si合金中加入6%镁时,共晶Mg2Si组织呈完整发达的古汉字状、树枝状、五星花瓣状等;加入2%镁时,Mg2Si量极少,呈零星颗粒状、鱼骨状或树枝状;加入4%镁时,共晶Mg2Si组织形貌呈纤维状、树枝状,这种显微组织即为亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si增强相的理想组织。

Al-Ti-C添加剂对亚共晶铝硅合金组织和性能的影响

研究了不同Al Ti C加入量对Al 7Si 1.5Cu Mg合金的晶粒细化效果。试验发现,随着Al Ti C加入量的增加,枝晶αAl晶粒越细小,组织也越均匀,合金的综合力学性能得到提高;当Al Ti C加入量w为2.6%时,枝晶αAl晶粒接近最小,继续提高Al Ti C加入量则组织变化不明显。试验表明Al Ti C中间合金是Al Si合金的良好细化剂。

(NaPO_3)_n对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了 (Na PO3) n 对 Al- 2 2 % Si过共晶合金初晶硅的晶粒细化作用。结果表明 ,(Na PO3) n对初晶硅的细化效果优于 Cu P,同时 (Na PO3) n 具有共晶硅变质的作用。采用 (Na PO3) n 处理的 Al- 2 2 % Si- 1.0 % Cu- 0 .5 % Mg- 0 .5 % Mn合金的平均抗拉强度可达 2 73MPa。以扫描电镜、电子探针为检测手段研究了 P元素对过共晶 Al- Si合金的 Si晶体的影响。结果表明 ,一方面 Al P作为异质核心细化初晶硅 ,另一方面 ,有 Na同时存在时 ,P的扩散受阻 ,P元素在 Si相生长表面富集 ,阻碍了 Si相生长 ,细化了初晶硅。

落管中Al-Ge亚共晶合金的快速枝晶生长

采用落管无容器处理技术研究了Al-45％ Ge亚共晶合金在无容器条件下的深过冷与快速技晶生长,自由落体过程中液滴达到的过冷度范围为13～201K,最大过冷度达0.27T_L,发现初生(Al)相的生长形态随着过冷度的增大由柱状枝晶向等轴枝晶转变。根据快速枝晶生长理论对初生(Al)相的枝晶生长速度进行了计算,结果表明初生(Al)相的生长始终受溶质扩散控制,没有发生从溶质扩散控制生长向热扩散控制生长的转变。

Al-Si共晶合金的化学变质剂的概述

介绍了Al-Si共晶合金在生产中的的重要作用,并指出了Al-Si合金变质的原因及意义;研究了各个变质剂在变质处理中的优点和其缺点,分析了变质效果。结果表明:Sr的变质效果比较好,但仍有空洞,故可以采用钠和Sr或者钠、Sr以及稀土复合的变质剂进行变质。

喷射沉积过共晶Al-Si合金的微观组织和抗磨性能

采用扫描电子显微镜和Falex-6型摩擦磨损试验机研究了普通铸造和喷射沉积过共晶Al-Si合金的微观组织和摩擦学性能.显微组织观察和摩擦磨损试验结果表明,喷射沉积能够显著改变过共晶Al-Si合金中初晶Si相的形态和尺寸,细化合金的基体组织;与普通铸造合金相比,沉积态合金具有更好的耐磨性能.

喷射成形过共晶Al-Si合金组织、性能的研究进展

过共晶Al-Si合金作为最具代表性的喷射成形材料在轻质、耐热、耐磨结构件,尤其是发动机缸套的工业化生产方面,已获得大量的应用。目前商用化的过共晶Al-Si合金在热稳定性和高温性能方面的不足已成为开发高性能发动机的限制因素,因而也成为近年来各研究机构的主要研究方向。用Fe,Mn,Cr为主的合金化代替传统的以Cu,Mg为主的合金化,使Al2Cu,Al2CuMg等强化相被稳定性更高的α-Al(Fe,TM)Si相所代替,达到了组织和室温、高温性能的双重优化,制备出继PEAK和OSPREY公司之后开发的可应用于更高性能发动机缸套部件的新型过共晶Al-Si合金。

稀土对过共晶Al-Si合金中共晶Si变质效果的热分析

利用热分析系统研究了稀土对Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.4Mg合金中的共晶Si变质效果。在保持初晶Si变质剂P的加入量为0.08%时,对共晶Si变质剂RE的不同加入量下的热分析曲线和金相组织进行了研究。结果表明,随着RE加入量的增加(≤0.6%),共晶Si逐渐从长针状转变为弥散的短杆状,晶粒尺寸减小,共晶生长温度tEG不断降低,共晶生长温度差值ΔtEG不断增大,变质效果越来越好。当RE加入量超过0.6%时,tEG开始上升,ΔtEG开始减小,变质效果变差。共晶生长温度差值ΔtEG与共晶Si的稀土变质效果之间有良好的对应关系。

晶粒细化对半固态Al-7%Si合金流变行为的影响

研究了化学晶粒细化对半固态亚共晶Al7%Si合金流变行为的影响,添加细化剂为K2TiF6、K2TiF6+石墨、K2TiF6+Ti以及Al5TiB,采用Couette同轴圆筒式黏度计测量合金的表观黏度变化,并观测在不同固相质量分数下试样的微观组织.实验结果表明,化学细化法可有效细化晶粒,明显改善半固态Al7%Si合金的流变性能,大大降低其表观黏度;Al5TiB细化效果最明显,K2TiF6和石墨或Ti的组合较单一的K2TiF6细化效果显著.

快速凝固对Al-Si-Mg合金复合变质的影响

Al-Si-Mg合金通过加入细化剂Al-1Ti-1B中间合金或细化剂Al-3Ti-3B中间合金及变质剂Al-9Sr中间合金进行复合变质后,分别在空气中、水中和液氮中冷却凝固。利用扫描电子显微镜,研究凝固速度对共晶Si相、α(Al)树枝晶形态的影响。结果表明:随着试样在空气中、水中及液氮中凝固速度的不断提高,复合变质后共晶Si相进一步细化,α(Al)树枝晶的二次枝晶间距明显减小。

具有良好强韧性、耐蚀性的Al-Si铸造合金

本专利提供了一种铸造性、加工性和力学性能均优的新型铝合金，它的主要化学成分（质量分数）如下：3．5％-7．5％Si、0．45％～0．8％Mg、0．05％～0．25％Cr、余量为铝。在含有不影响其合金韧性的Si元素的铝硅合金中，加入适量的Mg元素可改善合金的强度。同样，在加Mg的同时，再添加Cr元素，可使其强度得到大幅度地提升。此外，Mg元素不仅能改善合金的强度，还能细化共晶Si。该合金非常适合用于生产汽车车轮、悬架臂等结构复杂的零件。

Nucleation and growth of eutectic cell in hypoeutectic Al-Si alloy

The nucleation and growth of eutectic cell in hypoeutectic Al-Si alloy was investigated using optical microscopy and scanning electron microscopy equipped with electron backscattering diffraction（EBSD）.By revealing the eutectic cells and analyzing the crystallographic orientation,it was found that both the eutectic Si and Al phases in an eutectic cell were not single crystal,representing an eutectic cell consisting of small ＇grains＇.It is also suggested that the eutectic nucleation mode can not be determined based on the crystallographic orientation between eutectic Al phases and the neighboring primary dendrite Al phases.However,the evolution of primary dendrite Al phases affects remarkably the following nucleation and growth of eutectic cell.The coarse flake-fine fibrous transition of eutectic Si morphology involved in impurity elements modification may be independent of eutectic nucleation.