Cu含量以及Cu/Mg比对Al-Si-Cu-Mg合金组织和力学性能的影响

研究了Cu含量和Cu/Mg比对Al-Si-Cu-Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明Al-Si-Cu-Mg合金凝固组织是否形成Mg_(2)Si、Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)以及θ-Al_(2)Cu取决于Cu含量以及Cu/Mg比。当Cu/Mg比相对低时形成Mg_(2)Si中间相,而Cu/Mg比高时则倾向于生成Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)和θ-Al_(2)Cu相。当Cu/Mg比相同时,高Cu含量和高Mg含量都会促进Q相θ相的形成。通过观察T6热处理后的组织发现Cu含量以及Cu/Mg比控制了初生相的溶解以及析出相的形成,从而影响合金的强度与韧性。通过控制Cu含量及Cu/Mg比使Al-9Si-2Cu-0.5Mg合金中析出较少数量的初生相,再通过热处理析出大量的Q′强化相,使合金具有较高的强度和相对适中的伸长率。

Mn微合金化Al-Si-Cu-Mg合金显微组织及耐蚀性能研究

Al-Si-Cu-Mg系列合金具有优异的强韧性,但其中的含Cu强化相极大地影响了该系合金的耐蚀性能。因此,本文通过对不同Mn含量的Al-7Si-2Cu-0.6Mg合金进行显微组织观察和电化学分析,探究Mn元素的添加对T6热处理状态下合金微观结构和耐蚀性的影响。结果表明,Mn添加量的提高对合金显微硬度几乎没有影响,但在合金基体中可以观察到弥散相。随着Mn含量升高,合金的耐蚀性呈现先升高后降低的趋势。添加0.360%Mn(质量分数)合金具有最佳耐蚀性,腐蚀电流密度比基础合金减少了54%。腐蚀形貌观察结果表明,Mn的添加可以显著减弱合金的点蚀趋势。

Zr对铸造Al-Si-Cu-Mg合金时效硬化行为的影响

利用硬度测试、拉伸测试、DSC、TEM等手段研究了不同Zr含量对铸造Al-Si-Cu-Mg合金的强化相时效析出的影响。结果表明:Zr在不同时效期间的作用不同,前期推迟GP1区的形成,峰值时效期间促进富Cu相的析出,时效后期抑制富Cu相向平衡相转变;Zr的加入提高了合金的力学性能。

Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织调控及对高温拉伸性能的影响

应用JMatPro软件、金相显微镜、高温拉伸试验机和扫描电镜研究了浇注温度和模具温度对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织及高温拉伸性能的影响。结果表明:Al-Si-Cu-Ni-Mg合金的凝固组织主要为α-Al和共晶硅,合金中的强化析出相主要为δ-Al_(3)CuNi、Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)、γ-Al_(7)Cu_(4)Ni、ε-Al_(3)Ni和Mg_(2)Si相;当控制浇注温度710℃,模具温度150℃时,Al-Si-Cu-Ni-Mg合金中α-Al晶粒、共晶硅、富Ni相、Q相、Mg_(2)Si相尺寸最小,组织均匀程度和高温拉伸性能达到最佳。

高性能Al-Si-Cu-Mg铸造合金成分和热处理工艺设计

为开发新型高性能铸造合金,采用材料热力学计算合金设计方法建立了Cu、Mg元素含量与θ-Al2Cu、Q相含量和形成温度的变化关系图、Al-9Si-2Cu-xMg合金平衡相图及析出强化相含量随温度和时间的变化曲线,结合DSC热分析实验设计了合金成分和热处理工艺。结果表明:利用材料热力学计算合金设计方法指导设计Al-Si-Cu-Mg合金成分和热处理工艺具有准确性和高效性,提高了新合金研发效率并降低了研发成本;设计的合金成分满足关系式:9.5≤Cu+20.4Mg≤10.7,且1.5%≤Cu≤2.5%,0.35%≤Mg≤0.45%,合金热处理工艺为500℃×3 h+530℃×9 h淬火+155℃×12 h;热处理后Al-9Si-2Cu-0.4Mg合金室温力学性能平均值为Rm=401 MPa、Rp0.2=302 MPa,A=5.3%,力学性能参数达到高性能铸造铝合金的性能水平。

T5热处理对Al-Si-Cu-Mg-Mn-B合金组织和性能的影响

通过对Mn、B元素复合添加的Al-8Si-1Cu-0.35Mg合金进行T5热处理,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、力学性能测试等方法,探究了T5热处理对合金组织和性能的影响规律。结果表明,合金中的共晶Si发生球化,针棒状的β-Fe相转变为汉字状的α-Fe相,合金中析出Al-Cu相、Al-B-Si-Mg和Al-Si-Cu-Mg相等大量强化相。Al-8Si-1Cu-0.35Mg-0.6Mn-0.2B合金T5热处理后合金的抗拉强度和延伸率都达到最大值,为294 MPa和10.8%。

Effect of Ti and Ce Microalloy on Microstructure and Properties of Al-Si-Cu-Zr-Sr Cast Aluminum Alloy

The effect of Ti and Ce microalloying on the mechanical properties of Al-9Si-3.5Cu-0.2Zr-0.1Sr cast aluminum alloy was investigated,and it was hoped that the cast aluminum alloy with excellent comprehensive properties could be obtained.On the basis of Zr-Sr microalloyed cast aluminum alloy(Al-9Si-3.5Cu-0.2Zr-0.1Sr),the effects of 0.2Zr-0.1Sr-0.16Ti ternary microalloying and 0.2Zr-0.1Sr-0.16Ti-0.1Ce quaternary microalloying on the microstructure and properties of the alloy were investigated.The experimental results show that compared with Zr-Sr microalloying,Zr-Sr-Ti microalloying and Zr-Sr-Ti-Ce microalloying can effectively refine the microstructure,improve the modification effect of Si phase,and promote the improvement of Al_(2)Cu phase,thus improving the properties.The higher the degree of microalloying,the hardness is gradually increasing,but the electrical conductivity is gradually decreasing.Zr-Sr-Ti microalloying can increase the tensile strength of the alloy to 400.07 MPa and the elongation to 9.5%.Zr-Sr-Ti-Ce microalloying do not continue to improve the properties of the alloy,and the tensile strength and elongation after fracture decrease to a certain extent due to the addition of Ce.Therefore,the best comprehensive properties can be obtained by ZrSr-Ti microalloying(Al-9Si-3.5Cu-0.2Zr-0.1Sr-0.16Ti).

基于CALPHAD计算的铸造Al-Si-Cu-Mg合金热处理工艺优化研究

热处理工艺参数的优化在铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织性能调控方面扮演着重要角色。本工作以铸造Al-Si-Cu-Mg合金为研究对象,利用热力学计算和实验相结合的方法对合金的热处理工艺参数进行优化设计。热力学计算和差示扫描量热法(DSC)结果表明,Al-Si-Cu-Mg合金低熔点共晶相Al_(2)Cu相的形成温度是501℃,并且通过热力学软件动力学模块计算可知Si、Mg和Cu元素在495℃固溶温度下5 h内能够达到均匀化扩散。随着固溶温度的升高和时间的延长,共晶硅发生熔断、球化和粗化长大现象。另外,显微硬度受固溶程度以及共晶硅形貌的影响,在固溶过程中随着固溶温度的升高和时间的延长先升高后降低。当固溶温度为495℃、固溶时间为12 h时,显微硬度达到最大值(70.8±1.0)HV,球状共晶硅的Feret直径为2.8μm。在170℃下对合金进行时效处理时,合金的显微硬度逐渐升高,当时效时间为5 h时达到峰时效,其显微硬度达到(119.0±5.7)HV。

微量Mg元素对Al-Si-Cu合金铸件组织及力学性能的影响

针对发动机气缸体因力学性能差引起热机异响故障问题,文章结合优化调整工艺参数、改进模具浇注及冷却系统方案、增加热处理工艺等有效降低铸件缩孔、缩松率、提高铸件气密性的措施,重点研究了微量Mg元素对铸态Al-Si-Cu合金组织及力学性能的影响。结果表明,Mg在含量0.05%~0.55%范围内,随着Mg含量的增加,组织中存在于共晶Si和基体Al交界处的强化相Mg2Si逐渐增加;当Mg含量大于0.3%时,铸件的抗拉强度和屈服强度分别达到230.6MPa和157.3MPa,提升了43.6%和69.9%,实际应用中可以确定Mg含量为0.3%~0.55%,以确保铸件具有稳定的力学性能,避免诱发其他机械故障。

压力铸造对Al-Si-Cu合金组织的影响

本文研究了压力铸造条件下Al Si Cu多元合金的显微组织 ,通过与重力铸造条件下的比较发现 :压力铸造不仅能明显细化Al Si Cu合金中的共晶组织和初生相 (初生α Al或初生硅 ) ,而且可以改善Al Si Cu多元合金中金属间化合物的形态和分布 ,甚至改变析出相的构成。

不同挤压力下凝固的Al-Si-Cu-T4的组织与性能

研究在不同挤压力下凝固的Al-Si-Cu-T4的显微组织和力学性能。结果表明：在挤压力下凝固时，该合金显微组织发生明显变化，其抗拉强度和伸长率均有明显提高。当挤压力为0．1～50MPa时，随着挤压力的增加，初生α（Al）晶粒尺寸和共晶Si粒子长宽比均显著减小，Si相形貌由长针状变成粒状或圆棒状。同时，枝晶间距减小，Al2Cu相量和枝晶间孔洞数量减少，力学性能提高：而当挤压力为50～100MPa时，挤压力的增加对合金显微组织和力学性能影响不大。因此，50MPa为该合金的合适挤压力，在该条件下凝固的合金经T4热处理后，其抗拉强度和伸长率分别为323．6MPa和8．51％。此外，分析讨论了不同挤压力下凝固的合金断口裂纹的形成。

钎焊过程原位合成Al-Si-Cu合金及接头性能

Al-Si-Cu基钎料熔点低、强度高,非常适用于铝合金的钎焊。但位于三元共晶成分点附近的Al-Si-Cu合金由于含有大量的CuAl2脆性金属间化合物,无法采用常规塑性加工方法成形,因此限制了其使用范围。为克服上述不足,设计一种使用AlSi-CuAl复合焊丝在钎焊过程中原位合成Al-Si-Cu钎料的方法,并对其钎焊接头组织与性能进行研究。结果表明:采用的复合焊丝外层为AlSi合金,内层为CuAl合金粉,两者熔点接近。复合钎料的加工性能远优于同成分的Al-Si-Cu钎料。使用复合焊丝感应钎焊3A21铝合金,钎焊过程中两种合金几乎同时熔化,经瞬间保温后可充分熔合并形成Al-Si-Cu钎料,获得成分均匀、界面结合良好的钎缝,钎焊接头抗剪强度高于采用常规Al-Si-Cu钎料钎焊的接头抗剪强度。

Cu、Mg对Al-Si-Cu-Mg合金力学性能的影响

通过调整Cu(3.0%～3.8%)、Mg(0～0.4%)的含量,研究了在砂型铸造条件下Cu、Mg含量对Al-Si-Cu-Mg合金力学性能的影响。结果表明,少量的Mg(0.2%～0.3%)能有效提高合金的强度,Cu为3.5%、Mg为0.3%时合金的性能最佳,室温抗拉强度和伸长率分别为355MPa和5%。

快速凝固Al-Si-Cu基钎料的性能

利用单辊急冷设备,制得了厚度为70～100μm的三种Al-Si-Cu薄带钎料。根据DTA测定结果,该快冷钎料液相线降低3～5℃。快冷钎料与普通钎料的润湿性和接头抗拉强度测定结果表明,快冷钎料润湿系数提高20%,抗拉强度提高30%。分析钎料和钎焊接头的微观组织可以发现,快冷钎料晶粒尺寸在0.6μm以下,元素分布均匀,在钎焊过程中与母材扩散性能好,有利于提高润湿性和接头抗拉强度。采用快速凝固制备薄带钎料,不仅工艺简单,且可获得性能更优良的钎料,并可用于开发新颖钎料。

稀土Er对Al-Si-Cu钎料显微组织与性能的影响

为了研究微量稀土元素Er对Al-7Si-20Cu钎料合金性能的影响，进行了不同wE4对Al-7Si-20Cu合金熔化温度、润湿性能及力学性能的试验研究．结果表明，添加微量Er对Al-Si-Cu钎料合金的熔化温度无显著影响，但显著提高Al-Si-Cu钎料合金对被焊基体铝合金（LF21）的润湿能力。尤其是当wEr为0．05％～0．1％时最为显著．显微组织分析表明，随着wE4的增加，钎料显微组织细化，特别是针状共晶Si的长度逐渐减小．

硅相对铜在Al-Si-Cu合金中扩散速度影响的研究

测定了铜在单相α合金（Al-1．5wt％Cu-0．4wt％Si）和α＋Si两相合金（Al-1．5wt％Cu．12．5wt％Si）中的扩散系数。单相α合金扩散偶（Al-3．0wt％Cu-0．4wt％Si／Al-0．4wt％Si）和α＋si两相合金扩散偶（Al-3．0wt％Cu．12．5wt％Si／Al-12．5wt％Si）在450—540℃条件下保温72—144h后，用电子探针测定铜原子的浓度分布，并由此计算铜原子在这两种基体中的扩散系数。测定结果表明，硅相的存在能够显著提高铜在该合金中的扩散速度，提高的幅度取决于硅相的体积分数和形貌。

升温速率对Al-Si-Cu基钎料在6063铝合金表面润湿的影响

基于Al-Si-Cu基低熔点钎料在6063铝合金板上的铺展试验,测试了不同钎剂条件下升温速率对钎料润湿性的影响,并对影响机理进行了分析探讨.铺展试验结果表明:在不同氟化物钎剂条件下,快速升温(约18℃/min)时,钎料的铺展面积是缓慢升温(约1.5℃/min)时的4倍左右,铺展形貌也有较大差异.研究发现,升温速率主要通过影响钎剂作用效果、钎料扩散及传质过程等影响钎料的润湿.长时间加热导致钎剂去膜活性不稳定,钎料表面产生高温氧化膜是造成缓慢升温钎料润湿性差的主要原因.另外,升温速率作为温度变化信号,在动力学方面影响着钎料铺展速率及钎料钎剂间的传质速率等,从而影响钎料的润湿.

铸造Al-Si-Cu-Mg合金最佳热处理工艺的研究

通过对高强度铸造Al-Si-Cu-Mg合金热处理工艺参数的研究发现:合金的硬度随着固溶温度的提高逐渐增大,且达到硬度峰值的时间逐渐缩短,但高于525℃固溶处理时,反而下降;一定温度以上时效处理时,合金的时效曲线上出现了双硬度峰,且第一个峰大于第二个峰。随着合金时效温度的升高,合金的硬化速度加快,但硬化能力下降。通过热处理工艺参数的正交实验发现,时效温度对合金强度的影响最为显著,而对合金伸长率影响最为显著的是固溶温度。综合考虑各因素中不同水平的优劣,确定Al-Si-Cu-Mg合金的最佳热处理工艺为:525℃×12 h+175℃×6 h。

Si、Cu、Mg对亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金力学性能的影响研究

根据正交实验结果建立了Si、Cu、Mg三元素与铸造Al-Si-Cu-Mg合金力学性能之间关系的回归方程,并结合扫描电镜和能谱仪对该合金的组织进行分析。结果表明:在三个元素中,Cu对抗拉强度影响最大,而Mg对抗拉强度影响最小;Si和Mg以及Cu和Mg的交互作用生成多种弥散强化相,从而对抗拉强度的影响较为显著;Cu对伸长率影响最小,Mg对伸长率影响最大,且呈负面影响;Cu、Mg交互作用生成Al5Mg8Cu2Si6等弥散相,降低了Cu、Mg在基体中的固溶强化作用,从而对伸长率影响较大。

局部加压Al-Si-Cu系合金的Cu偏析及流动机理

研究了两种不同凝固特性的Al Si Cu合金在局部加压方式下Cu的偏析现象。结果表明 :糊状凝固特性的合金AC4B易在加压杆下方形成Cu的负偏析 ,偏析程度受加压开始时间的影响 ;层状凝固特性的ADC12仅在加压杆圆柱面下方5mm处有轻微的负偏析 ,偏析程度不受加压开始时间的影响。与形成的负偏析相对应 ,在加压杆圆柱面周围则形成了正偏析。