不同形貌Al-Fe金属的块体压制成形模拟研究

文章以含40%Al的Al-Fe复合金属为研究对象,对颗粒状和屑状40Al-Fe复合金属分别进行压制预变形,并对屑状40Al-Fe复合金属预制坯进行了二次热压缩变形,重点研究压制预变形及二次热压缩对Al-Fe复合金属成形性和界面影响。结果表明:压力为16 MPa时,颗粒状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为4.54 g/cm^(3))成形性良好且形成致密界面;压力为16 MPa时,屑状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为3.50 g/cm3)可以成形但界面存在孔洞,Al屑主要为“片层状”“狗牙状”“圆圈状”“波浪状”,其经二次热压缩变形,“圆圈状”Al屑连成一个整体,“狗牙状”与“波浪状”Al屑均演变为“片层状”,而Fe屑仍为“片层状”“块状”,未发生明显变形。变形温度300℃、变形速率0.5 s^(-1)、变形程度0.1是目前生产工艺最佳参数,此时屑状40Al-Fe复合金属成形性最佳且界面结合良好(密度为4.66 g/cm^(3))。

Ti-Al-Fe体系bcc相扩散系数及原子移动性

钛合金中合金元素的扩散行为对材料的制备、加工、服役等过程至关重要。研究了1000和1100℃时Ti-Al-Fe体系bcc相中的元素扩散行为,制备了8对bcc-Ti-Al-Fe单相合金扩散偶。分别在1000℃/8.5 h和1100℃/7 h条件下进行扩散,利用EPMA技术测定成分-距离曲线。通过得到的成分-距离曲线,采用CALPHAD方法建立了Ti-Al-Fe体系bcc相的原子移动性数据库。在优化过程中,采用HitDIC软件得到了原子迁移率参数和互扩散系数。利用得到的原子移动性参数对扩散偶的扩散过程进行了模拟,计算结果与实验扩散特性(互扩散、组分-距离分布和扩散路径)一致,验证了该数据库的准确性。这一研究成果对于深入理解钛合金的微观组织演变和性能具有重要意义。

锑元素对Al-Fe合金的力学性能及耐蚀性的影响

锂离子电池铝塑膜用铝箔需要有较高的成形性及耐蚀性。通过场发射扫描电镜、万能拉伸试验机、电化学工作站等设备对不同Sb含量的Al-1.45Fe合金的力学性能及耐蚀性进行研究。研究结果表明:在Al-1.45Fe合金中添加适量的Sb,合金的伸长率升高;添加过量的Sb,合金的伸长率降低;当添加w(Sb)=0.05%时,合金的伸长率可以达到27.4%,与未添加Sb的合金的伸长率19.5%相比,提升了40.5%。极化曲线表明,添加Sb后,合金的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,耐蚀性得到提升。

Al-Fe-V-Si(Nd)合金纳米晶粉末的制备及相转变的研究

利用机械合金化方法制备 Al- Fe- V- Si( Nd)合金粉末 ,球磨状态下得到合金粉末由铝固溶体组成 ,经适当的热处理后 ,得到 α- Al13 ( Fe,V) 3 Si粒子弥散分布的合金粉末。加入稀土后 ,合金粉末的组织得到细化 ,并出现非晶化的趋势。利用 DMA方法可以直接得到具有α- Al13 ( Fe,V) 3 Si粒子弥散分布的合金粉末 ,并观察到α- Al13 ( Fe,V) 3 Si转变为准晶的现象 ,从而证实了准晶相与α-Al13 ( Fe,V) 3

铝/镀锌钢复合热源熔—钎接头中的Al-Fe金属间化合物层分析

分析了铝／镀锌钢复合热源熔-钎接头中Al-Fe金属间化合物层的相结构，研究了焊接热输入对接头中Al-Fe金属间化合物层厚度的影响及化合物层厚度对接头抗剪强度的影响。结果表明，生成的Al-Fe金属间化合物层主要由Fe3Al，FeAl2，Fe2A15以及FeAl3组成。并且Al-Fe金属间化合物的生成过程伴随着Si元素的富集现象；Al-Fe金属间化合物层厚度随焊接热输入的增大而增大，但电弧能量对化合物层厚度的影响要大于激光能量对化合物层厚度的影响；Al-Fe金属间化合物层厚度并非越薄越好，化合物层厚度在1．5～4μm范围内，Al-Fe金属间化合物层厚度对接头抗剪强度的影响不大。

Al-Fe系合金中的相及相转变

综述了近40年来科研工作者在Al-Fe耐热铝系合金方面所做的工作,特别是对Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Fe-V-Si中相及相转变做了详尽的讨论。

Fe含量对Al-Fe合金组织和硬度的影响

研究了不同含Fe量的Al Fe合金中Al3Fe相形貌和Al Fe合金硬度的变化特点。研究发现,Al3Fe相形貌和Al Fe合金硬度的变化存在一个突变成分点。在突变点以下,Al3Fe相形貌总体上呈现粗大的针片状,在突变点以上呈现块状;而合金的硬度在该突变点下与含铁量基本成线性关系,超过这一成分点,硬度值陡增。

半固态成形Al-Fe基合金组织与性能

设计了一种Al-Fe合金的化学成分,采用半固态技术进行了成形,分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织,检测了合金铸态、半固态成形态的力学性能。试验结果表明:合金元素的加入和凝固过程中外加电磁搅拌以后,合金组织明显细化;经过半固态成形后,合金组织进一步细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了79.7%。

Al-Fe基合金的半固态压缩变形特性

Al-Fe基合金具有较好的耐热性,但力学性能差。利用半固态成形技术制备该合金,可以有效地提高合金的力学性能,使该合金具备应用价值。由于合金的半固态成形工艺与它在半固态条件下的变形行为密切相关,因此,系统地研究Al-Fe基合金半固态条件下的压缩变形行为,可以为该合金的半固态成形工艺制定提供依据。采用INSTRON-5500R型电子万能试验机进行压缩变形试验,研究不同变形速率、变形程度以及变形温度,对电磁搅拌的Al-Fe基合金在半固态条件下,真实应力与真实应变的变化规律。试验结果表明:变形速率不同时,随着变形速率的增加,变形抗力增加;变形程度不同时,随着变形程度的增加,合金的总应变增加,试样中心部位的晶粒尺寸有减小的趋势且液相比例明显减少,而试样的边缘则变化不明显;变形温度不同时,真实应力的峰值随变形温度的降低而急剧增大,稳态应力变化则较小,中心部位的晶粒尺寸随着变形温度的降低而减小,液相比例也随之减少。

交流磁场对Al-Fe合金凝固组织的影响

研究了交流磁场对Al-Fe合金中含铁相形态及分布的影响.近共晶Al-1.99%Fe(质量分数,下同)和亚共晶Al-0.90%Fe两种铝合金在3℃/min的冷却速率凝固过程中,施加强度为0.3 T,频率为20 Hz的交流磁场,并与未施加磁场的试样进行对比.实验结果表明,在这两种合金中,无论是先析出Al3Fe相还是先析出-αAl,施加交流磁场后,Al3Fe相均向试样的中心处富集.这是由于Al3Fe相的磁化率大于熔融铝基体的磁化率,使得Al3Fe相和铝基体相比受到指向样品轴线的更大的电磁力,从而导致其向试样中心处聚集.

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。

SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的SiC/Al界面形貌

采用喷射沉积工艺制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料,并通过热压和热轧工艺对沉积坯进行致密化;通过高分辨电镜观察其SiC/Al界面形貌,并对比热暴露后的界面形貌。结果表明:复合材料主要存在两种SiC/Al界面,一种是厚度为3nm左右的晶态Si界面层,且在界面附近的基体中生成细小的Al4C3相;另一种是厚度为5nm的非晶态SiO2界面层,部分溶解的SiC颗粒向附近Al基体中注入游离态的Si,在界面附近形成Si的浓度梯度;两种界面都具有良好的润湿性,界面结合强度高;经640℃热暴露10h后,SiC/Al界面处生成的粗大Al4C3脆性相降低界面结合强度,从而降低复合材料的力学性能。

SiCp／Al-Fe-V-Si复合材料组织与性能的热稳定性

为研究SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料的热稳定性,对多层喷射沉积技术制备的SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si合金经过不同温度下的热稳定性实验后进行了硬度检测,并对其显微组织进行了电镜观察。结果表明:随着基体合金材料中Fe含量的提高,复合材料的组织和力学性能具有更好的高温稳定性。添加SiC颗粒后,SiC颗粒向基体中注入Si,由于基体中Si浓度的提高,减慢了合金中第二相弥散粒子的粗化和分解,与未添加SiC颗粒的合金材料相比,添加SiC颗粒复合材料的组织和力学性能具有更好的高温稳定性。

磁场对过共晶Al-Fe合金中Al_3Fe相形态和分布的影响

研究了交流磁场(0.3 T)和直流强磁场(12 T)作用下Al-2.89%Fe合金中初生Al3Fe相的形态与分布的变化.结果表明,Al-2.89%Fe合金在无磁场和交流磁场下凝固时,大部分初生Al3Fe相沉积在试样下部.在交流磁场下凝固时,Al3Fe相变得细碎且向试样中心聚集,呈近金字塔状分布.在强磁场下凝固时,Al3Fe相所受磁力作用和重力作用相平衡,因而在整个试样中均匀分布,且沿着易磁化方向[121]发生定向排列.对磁场的作用机理进行了初步分析.

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的数值模拟及组织分析

利用数值模拟方法模拟了在喷射成形Al Fe V Si系耐热铝合金过程中雾化液滴的飞行状态及凝固行为 ,给出了不同尺寸雾化液滴的冷却速度和固相分数随飞行距离的变化规律 ,并对雾化颗粒的形貌组织进行了观察分析。在雾化颗粒中观察到了尺寸在 1～ 10 μm的第二相 ,能谱及XRD分析表明这种第二相为Al12 (Fe ,V) 3

热处理对半固态挤压Al-Fe基合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、力学性能测试等手段分析了热处理对半固态挤压Al-Fe基合金组织与性能的影响。结果表明,半固态挤压成形的合金经过T6处理之后,合金的力学性能下降,且随着固溶时间的延长,合金的抗拉强度越来越低。将半固态挤压成形的合金进行T1处理后,合金的力学性能有所升高。半固态挤压类似强塑性变形,导致第二相回溶,相当于热处理加热升温的作用,导致合金经固溶处理后第二相长大。

覆砂金属型离心铸造Al-Fe合金自生梯度复合材料

采用覆砂金属型离心铸造ＡｌＦｅ合金，获得了外层初生Ｆｅ相梯度分布，内层不含初生Ｆｅ相或初生Ｆｅ相沿铸管壁厚梯度分布的自生复合材料。考察了Ｆｅ含量、转速和覆砂层厚度对铸管组织的影响，分析了复合材料的物相结构。

离心铸造Al-Fe合金凝固过程中的固相迁移运动

离心铸造Al Fe合金凝固过程中的先析出相与合金液之间具有较大的密度差 ,在离心力场作用下 ,先析出相将沿径向由内向外迁移 ,致使初生相沿铸件径向呈梯度分布。根据离心铸造Al Fe合金凝固过程中固相迁移运动的特点 ,建立了描述这一运动过程的数学模型 ,并提出采用求平均速度的方法对固相迁移速度进行数值求解 ,求出了凝固过程中各个时刻固相迁移运动速度的分布情况 ,揭示了离心铸造Al Fe合金凝固过程中的固相迁移运动规律。

添加Mg和Cu对Al-Fe-V-Si合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、力学拉伸实验、硬度测试等手段研究了单独添加Mg及同时添加Mg和Cu对铸态Al-Fe-V-Si合金及其热挤压棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加Mg可以明显细化Al-Fe-V-Si合金的铸态组织,改善铝铁相的形貌与分布,还有利于提高合金的硬度与强度;同时添加Mg和Cu时,Cu部分抵消了Mg的细化作用,但经过热处理后,Mg2Si、Al2Cu和Al2CuMg相的形成,使合金的硬度与强度进一步提高。

过共晶Al-Fe合金变质处理工艺的研究

研究了Mn、Cu、Ti、B等合金元素对Al-10%Fe合金初生Al3Fe相大小、形貌及分布的影响。结果表明:Mn元素的加入使富铁相变为细小枝状、花朵状,分布较为均匀;Cu元素使富铁相呈细小针状甚至出现规则菱形颗粒状;Cu、Mn各1%联合变质处理的效果更为明显,初生相呈细小花絮状,方向各异,均匀分布在基体中;加入0.02%Ti和0.005%B联合变质处理,初生富铁相甚至变成细小粒状,均匀分布在基体上。