熔体过热处理对Mg_2Si/Al-Si复合材料显微组织的影响

通过原位反应制备Mg_2Si增强Al基复合材料,研究熔体过热处理温度和保温时间对Mg_2Si/Al-Si复合材料组织与性能的影响,确定最佳的工艺参数。结果表明:在本实验条件下,熔体过热处理的最佳工艺为820℃保温30 min,初生Mg_2Si接近于球状,平均晶粒尺寸为17μm,共晶Si由粗大的枝晶状变成细小的颗粒状,共晶Mg_2Si由汉字状变成短棒状,分布较均匀。未进行保温处理时,初生Mg_2Si的晶粒尺寸随着过热温度的提高而减小;过热温度低于870℃时,初生Mg_2Si的晶粒尺寸随保温时间的延长而减小;过热温度高于870℃时,初生Mg_2Si晶粒尺寸随保温时间的延长而急剧增大。

变质Al-xMg_(2)Si合金中超细初生Mg_(2)Si的制备

在未变质Al-xMg_(2)Si合金中,随着Mg\Si含量从18wt.%降低到14wt.%,初生Mg_(2)Si晶粒尺寸发生明显细化,由~30μm减小到~10μm;当合金中Mg\Si的含量降低到12wt.%,初生Mg_(2)Si相完全消失,其金相组织为单一共晶相组成.对Al-xMg_(2)Si合金进行0.5wt.%Ca-Sb复合变质处理,当合金中Mg\Si的含量降低到10wt.%,合金中金相组织为初生α-Al+共晶Mg_(2)Si组成.在0.5wt.%Ca-Sb复合变质的Al-xMg_(2)Si合金中,由于变质剂的作用,在Al-xMg_(2)Si合金中,树枝晶状初生Mg_(2)Si消失,转变为细小的多边形,随着合金中Mg\Si含量从18wt.%降低到12wt.%,初生Mg_(2)Si晶粒尺寸从~15μm降低到~5μm,形成超细初生Mg_(2)Si晶体.对合金进行力学性能测试发现,超细初生Mg_(2)Si的形成对提高合金强度、硬度作用较大.

Nd变质对Al-Mg_(2)Si合金组织和力学性能的影响

研究了Nd变质处理对Al-20Mg_(2)Si合金组织和力学性能的影响。结果表明,当Nd的加入量为0.3wt%时,初生Mg_(2)Si形貌由未变质的粗大汉字状转变为多边形,变质效果最好,初生Mg_(2)Si相尺寸细小,分布均匀,合金抗拉强度为119 MPa,伸长率为1.95%,和未变质合金相比,抗拉强度和伸长率分别提升了52.6%和56%。当Nd的加入量达到0.5wt%时,初生Mg_(2)Si再次粗化,出现过变质现象,致使力学性能降低。Nd变质处理对共晶Mg_(2)Si形貌影响不大。

磷变质处理对Al-12.68Mg-7.32Si合金组织和力学性能的影响

研究了P变质处理对过共晶Al-12.68Mg-7.32Si合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着P添加量的增加,合金中初生Mg_(2)Si形貌由铸态时粗大树枝状和板块状转变为细小的近球状和多边形,棱角完全钝化,尖角消失,其尺寸得到了显著细化,最小平均尺寸为13.91μm;共晶Mg_(2)Si形貌由长片层状向短片层状、细杆状和颗粒状转变。当P添加量为0.1%时,合金抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为151.9 MPa和3.12%,同铸态相比,抗拉强度提升了96%,伸长率提升了136%,合金断裂形式为韧-脆混合断裂。

高Mg含量对Al-Si-Cu-Mg合金凝固过程和组织演变的影响

为开发新型耐磨合金,利用热力学计算、热分析以及组织分析等手段研究了高Mg(8wt.%~20wt.%)含量对Al-17Si-4.5Cu-xMg合金凝固行为及组织演变的影响。结果表明:Mg含量的增加显著改变了初生Mg_(2)Si的形貌以及凝固行为。ThermoCalc模拟预测合金凝固过程中有6个反应,即形成初生Mg_(2)Si;两个二元共晶反应,形成(Mg_(2)Si+Si)或(Mg_(2)Si+α-Al)相;三元共晶反应形成(Mg_(2)Si+Si+α-Al);以及凝固后期共晶反应形成Q-Al_(5)Mg_(8)Cu_(2)Si_(6)和θ-Al_(2)Cu相。所研究的四种合金中除了有上述相外,还有富Fe相。Mg含量达到17.2wt.%时初生Mg_(2)Si的形貌由多面体状转变为树枝晶状。继续增加Mg的含量,初生Mg_(2)Si形貌不变,但枝干变粗。

Sr变质对Al-Mg_(2)Si合金组织和力学性能的影响

研究了Sr对过共晶Al-Mg_(2)Si合金组织和力学性能的影响。结果表明,在Mg_(2)Si增强铝合金中,Sr对初生Mg_(2)Si相和共晶Mg_(2)Si相均有影响。添加Sr后,初生Mg_(2)Si相的形貌由未变质的粗大树枝状转变为四边形。同时,共晶Mg_(2)Si相的形态从长杆状向细杆状、颗粒状转变。当Sr含量为0.1%时,变质效果最好,初生Mg_(2)Si相尺寸最小,分布均匀,合金抗拉强度为121 MPa,和未变质合金相比,抗拉强度提升了55.1%,且伸长率并未降低。当Sr的含量达到0.15%时,初生Mg_(2)Si再次粗化,出现过变质,导致力学性能降低。