混合稀土变质对A390合金显微组织及力学性能的影响

铝硅合金拥有良好的成型性和较高的力学性能,被广泛应用于各个行业。但过共晶铝硅合金铸态组织中存在的粗大不规则块状初晶硅相会割裂基体,显著降低合金力学性能。本文采用OM、SEM及万能材料试验机等研究混合稀土La、Ce变质A390过共晶铝硅合金的微观组织和力学性能。结果表明,混合稀土对初晶硅的变质效果明显,随着混合稀土含量的增加,初晶硅的体积分数和合金的力学性能呈先增加后降低的趋势,当混合稀土加入量为0.58%(其中La为0.33%,Ce为0.25%,质量分数)时,初晶硅的体积分数达到最小值9.37%,铸态合金的抗拉强度和伸长率分别为229 MPa和1.7%。

近液相线半连续铸造过程中A390合金初生硅的形成机理

采用近液相线半连续铸造技术制备A390合金坯料,对铸锭显微组织进行金相观察,采用图像分析软件Image-ProPlus计算晶粒尺寸,研究浇注温度从高于液相线(650℃)100℃至10℃范围内变化对A390合金初生硅尺寸形貌的影响。结果表明:近液相线半连续铸造时,较低的浇注温度以及较均匀的温度场有利于均匀形核,同时减小熔体中Si的浓度梯度,从而消除Si原子聚集成团的条件,抑制初生硅的生长;因此,仅控制近液相线半连续铸造的工艺参数即可改善A390合金半固态坯料中初生硅尺寸形貌,这是制备过共晶铝硅合金半固态坯料的简单、可行、高效和低成本的方法。

P-RE-Sr复合变质对A390合金组织的影响

通过加入P+RE+Sr对A390合金进行复合变质处理,并探讨了不同变质剂的不同变质工艺对该合金显微组织的影响.研究结果表明:当变质剂加入顺序采用先加P,变质温度为825℃,变质时间20min,接着加入RE,变质温度为825℃,变质时间10 min,再后加入Sr,变质温度为760℃,变质时间为30min,所得初晶硅尺寸为25～30μm,起到了双重变质效果;该合金经过复合变质,浇注温度为820℃时,其基体组织中初晶硅无偏聚现象,且分布均匀.

A390合金近液相线法处理中初生硅形态的演变

采用A390合金为试验原料,通过改变、控制浇注温度、保温时间和冷却速度,研究了在近液相线区不同温度(620℃～695℃)、不同保温时间(10min～70min)下获得半固态合金坯料组织的演变规律及变化机理。结果表明:在635℃～650℃,保温40min～55min,能够得到细小、均匀、圆整的颗粒状初生硅组织。因此,仅通过控制近液相线法铸造的工艺参数便可改善A390合金半固态坯料中初生硅的尺寸和形貌,这是获得半固态坯料的一种简单、高效和低成本的方法。

蛇形通道浇注法制备半固态A390合金浆料

采用蛇形通道浇注法制备了半固态A390合金浆料,并探讨了A390合金中初生硅的细化机理。结果表明,蛇形通道浇注法能够制备优良的半固态A390合金浆料,尤其当浇注温度为690℃时,浆料组织中初生硅可获得充分细化,初生硅的等效圆直径为19.7μm,平均形状因子为0.7。蛇形通道内壁的激冷促进了初生硅的形核,并细化了初生硅;合金熔体的冲刷促使了初生硅的游离,进一步细化了初生硅。因此,蛇形通道浇注法可细化A390合金中初生硅,无需任何化学细化处理,为A390合金中初生硅的细化提供了一种新的工艺方法。

近液相线法制备A390合金显微组织的演变

采用近液相线法制备半固态A390合金,研究了A390合金在液相线温度附近保温时,其凝固组织形态随保温温度和时间的演变规律。结果表明,当保温温度从695℃逐渐降至650℃左右时,A390合金的凝固组织中α-Al相由树枝晶状逐渐演变成蔷薇状晶和近似球状的形态,初生Si相也不断细化且形态趋于圆整;在635～650℃之间保温40～55min时,能够使A390合金获得细小、均匀的颗粒状初生Si相和较为圆整的α-Al相微观组织。随着冷却速度的提高,保温处理后A390合金凝固组织的初生Si更加细小,α-Al相更加圆整。

P-RE-Sr变质细化A390铝合金及其重熔过程的组织演变

首先研究了P、RE和Sr复合变质细化A390合金,结果表明,用P-RE-Sr三元复合变质对合金组织细化效果最佳,合金中初晶硅平均尺寸为20μm,棱角圆滑且分布均匀,共晶硅为细小的颗粒状.其次,研究该合金在不同复合变质重熔过程中的组织演变,结果显示,先添加P,RE再加Sr的三元复合变质重熔效果均比其他复合变质重熔效果好,在重熔时间较短（30-60 min）时,初晶硅尺寸为20-25μm,共晶硅多数为颗粒状或短杆状存在.

Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损特性的影响

采用自行改制的MM-200型摩擦磨损试验机研究了Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,由于Bi的熔点只有270℃,在摩擦过程中容易熔化渗出,并在磨损表面形成铋润滑膜而起到自润滑作用,从而降低合金的摩擦系数,改善其摩擦性能的稳定性,使合金的磨损量及摩擦表面温度降低.当Bi含量为2%-3%时,合金的减摩耐磨性能最佳,其摩擦系数为0.386,磨损量为22.5 mg.

均匀化处理对A390铝合金微观组织和硬度的影响

通过分析比较共晶硅和析出相的数量、尺寸、形貌变化,研究了均匀化温度、均匀化时间和均匀化后的冷却速率对A390铝合金微观组织演变及布氏硬度的影响规律。结果表明:析出相的析出数量增加是均匀化处理后A390铝合金布氏硬度降低的主要原因,而共晶硅尺寸、形貌的改变对其影响较小。合金中析出相的析出数量主要受均匀化处理后的冷却速率影响,同一均匀化温度和时间下,随均匀化冷却速率的减小,析出相数量增多,布氏硬度迅速降低。均匀化处理后,共晶硅熔断粒化,Al2Cu相发生分解和球化,Al5Cu2Mg8Si6相数量增加。

往复挤压对A390铝合金力学及热膨胀性能的影响

在380℃下对铸态A390铝合金进行往复挤压工艺实验,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸机及热机械分析仪对往复挤压后坯料的显微组织、力学及热物理性能进行测试。结果表明,往复挤压对材料的基体及硅颗粒均有明显的细化作用;随着往复挤压道次的增加,基体晶粒尺寸、微晶尺寸、硅颗粒轴比和等效直径不断减小,位错密度逐渐升高。初晶硅的细化及硅颗粒轴比的降低,有利于抑制微裂纹的产生,提高往复挤压后的力学性能,减小其热膨胀系数。往复挤压变形能显著提升A390铝合金的强度及塑性,经3道次往复挤压后,坯料的抗拉强度由初始态的140 MPa提升至199 MPa,伸长率由1. 9%提升至6. 3%。相对于初始试样,变形后试样的热膨胀系数整体呈增加趋势,但随往复挤压道次的增加而有所降低。

压力凝固下A390铝合金的组织及力学性能研究

研究了模具预热温度和比压对压力凝固下A390铝合金显微组织及力学性能的影响。试验结果表明:模具预热温度较低时,初晶硅出现偏聚现象,尺寸较粗大;随着模具预热温度的增大,偏聚现象减弱,初晶硅尺寸减小;模具预热温度过高时,初晶硅又聚集长大。随着比压的不断增加,初晶硅尺寸和共晶硅的析出量减少,共晶硅主要以颗粒状为主。当浇注温度为820℃,模具预热温度为240℃,比压达到181MPa时,合金的抗拉强度达到385 MPa,伸长率为0.8%,硬度为84 HRB。

过共晶A390-T6合金挤压铸造力学性能及组织研究

研究了过共晶A390-T6合金挤压铸造成形工艺过程中压力、浇注温度、热处理工艺参数等对合金力学性能与微观组织的影响。实验结果表明：合金共晶硅组织,随着挤压压力增加,共晶硅颗粒越细小且分布也越均匀,当初晶硅大小大约为20-30 μm时随着挤压压力的增加合金共晶硅组织基本保持不变;随着浇注温度的增加,共晶相不断由细小、圆整近似球状向蔷薇状、树枝状转变;在挤压压力为90 MPa时,可获得组织形态较好、结构致密的高性能铸件;在合适的热处理条件下,可以得到良好的显微组织和优良的力学性能。

不同慢压射速度高真空压铸制备A390铝合金及其性能表征（英文）

对真空辅助不同慢压射速度条件下制备的A390高硅铝合金铸件组织及力学性能进行研究。在装备自行改进TOYO真空系统的TOYO BD-350V5型冷室压铸机上制备片状A390压铸件。结果表明,型腔中的真空度与初始充模阶段慢压射速度呈线性关系。拉伸试验结果表明,试样的拉伸强度随试样内部的孔洞含量升高而降低。另外,当慢压射速度从0.05 m/s增大到0.2 m/s时,初晶Si尺寸由23μm降低到14μm,初晶Si的平均尺寸与慢压射速度存在二元次数关系。经热处理后,初始铸态α(Al)边界上的Al_2Cu因融入Al基体中而大幅减少,并且针状或带状共晶Si球化。断裂形貌表明,断裂形式由热处理前的脆性沿晶断裂转变为热处理后的含有大量韧窝的韧性穿晶断裂。

时效处理对A390挤压态合金组织及性能的影响

文章主要研究时效处理对A390合金组织、硬度等力学性能的影响,以便最终提高材料的硬度等力学性能。

采用铸造-倾析-铸造技术制备A390/A356铝合金功能梯度复合材料时过热和凝固层厚度对其界面接合的影响（英文）

铸造-倾析-铸造技术是近年来发展起来的一种制备功能梯度材料的新方法。采用这种方法制备在径向具有梯度功能的圆柱形试样,其外表层为具有高耐磨性的A390铝合金,芯部为具有较高韧性和加工性能的A356铝合金。研究芯部熔体在不同过热温度(750,820和860°C)和表层在不同倾析时间(25,35和45 s)下的A390/A356合金界面接合情况。采用光学显微镜和扫描电镜对界面进行表征,对界面区的显微硬度进行测量。结果表明,在过热温度为860°C,倾析时间为35 s的条件下,可以获得一宽度约为500μm的接合良好的界面层。比较了试样表面层和芯部的耐磨性能。

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。

A390铝合金汽车发动机缸套静载拉伸时的断裂行为

分别通过金属型重力铸造和挤压铸造制备了成分相同而显微组织不同的A390合金汽车发动机缸套,并用原位拉伸试验法研究了缸套试样在静载拉伸时的裂纹萌生与扩展行为。试验结果表明,在金属型铸造的合金样品中,微裂纹最初萌生于初生Si上,但未扩展到基体上;主裂纹的萌生来源于基体的剪切带变形,具有较大长宽比的共晶Si为主裂纹提供了快速扩展通道,即具有较大长宽比的共晶Si比初生Si更易扩展主裂纹;在挤压铸造的合金样品中,最初的微裂纹同样萌生于初生Si上,但这些微裂纹扩展到基体上并相互连接成为一条主裂纹;此外,挤压铸造合金中的微裂纹几乎不出现在球状共晶Si上,而初生Si被主裂纹穿过的现象更为普遍。分析结果表明,过共晶Al-Si合金中的初生Si和共晶Si的尺寸大小与形貌分布需要合理搭配与相互协调才能获得更好的力学性能。

Al-P变质剂制备及其变质效果研究

采用粉末冶金与正挤压相结合的方法制备Al-P变质剂,并对A390过共晶铝硅合金熔体进行变质处理,利用金相和XRD研究Al-P变质处理对组织和初晶硅尺寸的影响。结果表明:Al-P合金坯料在570℃烧结可以制备性能最佳的Al-P变质剂,利用该变质剂在780℃对A390合金进行变质处理时,Al-P变质剂加入合金后迅速溶解,孕育时间极短,组织细化且均匀,初晶硅显著细化,其平均尺寸达到22μm,优于目前已知变质剂的细化效果。

高硅铝基耐磨材料中Bi对摩擦特性的影响

研究Bi元素对高硅铝基耐磨材料A390合金摩擦性能的影响规律。结果表明。由于Bi的熔点仅有270℃，在摩擦过程客易融化而渗出，形成有效的铋润滑膜，对摩擦表面起到自润滑作用，降低了合金的摩擦系数，也改善了摩擦性能的稳定性，使合金的磨损量及摩擦表面的温度降低。缩短了材料磨损的不均匀阶段。Bi的最佳加入量为2％～3％。

Sr对铜质蛇形通道制备半固态A390铝合金初生Si细化机制的影响

采用纯铜蛇形通道复合Sr变质处理A390铝合金,对蛇形通道内挂料的微观组织和挂料率进行分析,研究了在纯铜质蛇形通道冷却条件下,Sr对初生Si细化机制的影响。结果表明,Sr元素毒化异质形核质点,抑制初生Si形核。此外,Sr元素通过降低固、液界面之间的界面自由能促进初生Si形核和生长,通过增加原子通过固液界面迁移所需激活能抑制初生Si形核和生长。在较快的冷却速率下,Sr元素降低固、液界面之间的界面自由能是Sr对初生Si相影响的主导因素。