半固态挤压Al-Si-Fe合金组织与性能

采用半固态挤压成形技术制备了Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生了明显细化,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117.4%。

Al-Si-Fe合金真空热法炼镁过程动力学

采用收缩未反应核模型研究Al-Si-Fe合金真空热还原煅后白云石制镁过程动力学,考察了制团压力、还原温度(T)和添加氟盐对镁还原率(R)的影响.结果表明,在40～150MPa内,制团压力越大,镁还原率越高;添加氟盐可加快还原反应速率,提高镁还原率.确定了还原过程最佳工艺条件为:还原温度1413K、还原时间(t)120min、真空度4Pa、制团压力150MPa、CaF2添加量3%.在1373～1413K内,还原过程为一级反应,由还原剂通过固体产物层的内扩散步骤控制,宏观动力学方程为1+2(1-R)-3(1-R)2/3=0.194exp(-8.38×103/T)t,表观活化能为69.7kJ/mol.

氟盐对Al-Si-Fe合金热法制镁过程的影响

采用Al-Si-Fe合金为还原剂,在真空条件下热还原煅后白云石(煅白)制备金属镁。通过对产物的XRD衍射及所得镁还原率的分析,研究了CaF2和MgF2对还原过程的影响。结果表明:在其他条件相同的情况下,氟盐的加入可以明显加速还原反应;在氟盐添加量1%~5%内,镁还原率随氟盐添加量增大而增大,而后呈现平缓的趋势;氟盐在对还原过程的加速效果随温度增加而下降;同等质量的CaF2和MgF2,CaF2对反应加速效果较好。此外,初步探讨了氟盐对Al-Si-Fe合金热法制镁过程的影响机理,氟盐的加入提高了煅白表面氧化物的活性,促进还原反应的进行,从而提高了镁还原率。氟盐在反应中并非起到单纯的加速作用,同时自身转变为新物质。

铁含量对Al-Si-Fe合金微观组织及内耗性能的影响

采用快速冷凝粉末包套挤压工艺制备了含铁量分别为 1.2 %和 3.5 %的Al 11%Si Fe合金。研究了这两合金在挤压和退火状态下的微观组织特征和内耗行为 ,解释了Fe含量及其析出相、热处理状态等对内耗的影响 ,提出了该合金系在 6 0～ 2 5 0℃温度范围产生内耗峰的机制。

搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响

为改善再生铝中富铁相形态,提高其合金性能,本文采用搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金进行了研究。利用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度计及图形分析仪等研究了加工速度对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌摩擦加工后,第二相形态由针状、棒状向细小且均匀分布的球状、粒状和短棒状转变,前进侧热机械影响区组织得到一定程度的细化且具有明显的取向,而返回侧热机械影响区的组织则保持铸态形貌特征的组成。加工中心区的富铁相和共晶硅平均长度较基材分别降低了86.5%、37.4%,而圆整度则分别提高了7.8倍和2.1倍以上,富铁相细化效果优于共晶硅;随着加工速度的提高,富铁相的平均长度逐渐增大,而圆整度则逐渐降低;但加工速度对共晶硅的平均长度影响较小,但圆整度逐渐降低。加工区的抗拉强度、屈服强度大幅降低,最高降幅达55.4%,而伸长率最大可提高6.8倍。随着加工速度的提高,其抗拉强度、屈服强度有所提高,伸长率则逐渐降低,最大降幅达到19.3%。搅拌摩擦加工后,Al-Si-Fe合金晶粒细化,材料性能提升。

Al-Si-Fe合金真空热还原法制镁工艺研究

以Al-Si-Fe合金为还原剂,采用真空热还原白云石煅白制取金属镁。通过对还原温度、还原时间、还原剂过量系数、制团压力以及氟盐的添加对还原过程的影响分析,确定本工艺最佳工艺条件为:还原温度1413 K、还原时间120 min、真空度4 Pa、还原剂过量10%、制团压力150 MPa、CaF2添加量为3%。在该条件下金属镁还原率为91.3%,产品纯度达到99.1%。

半固态挤压Al-Si-Fe合金磨损行为的研究

采用半固态挤压成形技术制备了Al-Si-Fe耐磨铝合金,分析了合金的微观组织,利用磨损试验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。研究结果表明:半固态挤压成形合金具有细小、均匀的微观组织和良好的耐磨性,磨损失效形式以滑动和磨粒磨损为主。半固态挤压成形的挤压比越高,耐磨性越好;干摩擦条件下半固态合金的磨损质量损失是铸态合金的49.2%,润滑条件下是铸态合金的40.0%。

搅拌摩擦加工对过共晶Al-Si-Fe合金组织及性能的影响

对过共晶Al-Si-Fe合金进行了搅拌摩擦加工(FSP),研究了不同FSP转速和道次对过共晶铝硅合金强度和组织的影响。其中,选择搅拌转速分别为750r/min、1050r/min和1500r/min,搅拌道次分别为1道、2道、3道。结果表明,合金经过FSP加工后,硅、含铁相等硬质第二相颗粒强烈细化,但随着搅拌转速的提高,硬质相颗粒细化效果变差,第二相颗粒平均粒径由11.7μm变为15.5μm。随着搅拌道次的增加,细化效果越发显著,第二相颗粒的平均粒径由11.7μm变为8.9μm。FSP加工后材料抗拉强度和延伸率较铸态大幅度提高。当搅拌转速为750r/min、道次为3时,材料的拉伸强度和延伸率分别由铸态的48MPa、0.43%提高到150MPa、2.97%。因此,经FSP后过共晶铝硅合金组织和力学性能得到极大改善。

粉末包套挤压Al-Si-Fe合金的阻尼特性

采用快速凝固-粉末包套挤压工艺制备了四种Al－Si－Fe合金，测试了不同变形量下合金的室温阻尼性能，结果表明：增加铁含量和变形程度会使合金的阻尼性能增加，而低温退火则会降低阻尼性能。

Al-Si-Fe合金中铁相的粒化

研究了固—液两相流动和粒化剂对Al—Si—Fe三元合金中初生铁相的粒化作用。粗大针状铁相经过上述两者处理后,变成短棒状、近似颗粒状或完全颗粒状。粒状铁相的尺寸也可通过改变处理参数来减小。这种粒状组织,有利于改善合金的力学性能。

半固态成型Al-Si-Fe合金的组织及性能

采用半固态成型技术制备了Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数/%)合金,分析了合金的微观组织,检测了合金的力学性能,研究了合金的高温磨损行为。结果表明:经过半固态成型后,合金第二相发生了明显细化,尖角钝化,且分布更均匀;常温极限抗拉强度达到了239.6MPa,伸长率达到了2.0%;150℃干磨和润滑条件下的磨损失重分别是390铝合金的30.78%和3.09%。

双级雾化水冷Al-Si-Fe合金微观组织及性能

采用双级雾化和雾滴直接水冷的快速凝固技术制备了（２０２４Ａｌ）－２０Ｓｉ－５Ｆｅ合金，利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、透射电镜（ＴＥＭ）等分析测试手段研究了合金的微观组织特征，利用拉伸和磨损实验测定了合金的性能．结果表明：合金具有纳米级的初晶和共晶第二相及沉淀析出相；常温强度为５６０ＭＰａ， ４７３Ｋ时的强度为４００ＭＰａ；滑动摩擦系数比铸造合金低１０％，摩擦１５００ｍｉｎ后的磨损失重为铸造合金的３８％．

电热法生产Al-Si-Fe合金的热力学分析及控制

本文针对电热法生产 Al-Si-Fe 合金时可能存在的各种反应进行了热力学分析,并对如何从热力学上控制这些反应提出了建议。

含铝固废和低品位铝土矿制备Al-Si和Al-Si-Fe合金及其应用

我国每年产生的大量工业含铝固废与逐渐枯竭的优质铝土矿资源,给我国的铝工业发展带来了新的挑战。为减轻工业含铝固废对自然环境的污染与缓解铝矿石大量依赖进口的现状,以含铝固废与低品位铝矿回收利用为目的的碳电热还原法制备Al-Si和Al-Si-Fe合金的技术受到了广泛的关注。碳电热还原法制备Al-Si和Al-Si-Fe合金的应用技术也是当前研究热点。综述了国内外以低品位铝矿资源和含铝固废为原料碳电热还原制备Al-Si和Al-Si-Fe合金的研究及工业现状,并对碳电热还原法制备的Al-Si和Al-Si-Fe合金的应用途径进行了详细的分析。根据当前碳电热还原制备Al-Si和Al-Si-Fe合金的最新研究进展,对碳电热还原制备Al-Si和Al-Si-Fe合金的前景进行了展望。

Al-Si、Al-Si-Fe合金冶金过程热力学及反应物流框图

为弥补热力学理论论述的不足,在总结实际生产经验的基础上,对Al-Si合金的冶炼过程加以分析,初步确认了冶金过程的反应方程式,并以此为基础对整个冶金过程的物流平衡做量化计算,为Al-Si,Al-Si-Fe合金冶炼提供理论依据。

热挤压对快速凝固Al-Si-Fe-Cu-Mg合金显微组织及性能的影响

采用单辊旋淬法制备了快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金,采用了SEM对其进行观察分析。结果表明,快速凝固能够极大细化Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金组织,抑制Si相及β-Fe相的析出长大,且组织的细化程度呈梯度分布。对快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金进行了不同工艺参数的热挤压实验。结果表明,粉末包套热挤压工艺能够使快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg带材合金致密化,当挤压温度为400℃、挤压比为1∶16时,合金获得了较优异的力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别达到了456 MPa和805 MPa,压缩率为9.3%。

微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金微观组织及导热性能的影响

随着汽车零部件、通讯和电子产品的发展,其对铝合金的导热性能提出更高的需求,因此急需开发新型高强韧高导热铝合金材料。通过金相显微镜、扫描电镜、涡流电导率仪和万能力学性能测试仪等研究了微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金的微观组织、导电导热性能以及力学性能的影响。结果表明,稀土Ce添加量少于0.05%时对组织没有明显细化,0.07%Ce可以细化铝合金的微观组织,减少二次枝晶臂间距,初生α-Al相由粗大的枝状晶转化成胞状晶。当Ce含量为0.07%时,合金中出现亮白色的块状Al11Ce3相和灰白色针片状β-Al5FeSi相。稀土Ce元素的添加能提高合金的导电和导热性能,当添加0.07%Ce时,合金的导电率和导热率达到最佳值,导电率为36.6%IACS,导热率为153.97 W/(m·K)。随着微量稀土Ce元素的添加,合金的抗拉强度与屈服强度整体变化不大,抗拉强度为144.5 MPa,屈服强度为89.7 MPa,但伸长率有所提升。当添加0.07%Ce时,合金伸长率为4.54%,比未添加Ce时提升26.1%,这是由于微量Ce没有对组织产生足够的细化效果来提高强度,而使共晶Si和富铁相变质与细化,故提高了合金的伸长率。

主轴转向对再生Al-Si-Fe-Mg合金多道次搅拌摩擦加工区组织和性能的影响

对4.5 mm厚的再生Al-7.0Si-0.85Fe-0.30Mg合金板进行相同主轴转向1~3道次和改变第2道次主轴转向2,3道次的搅拌摩擦加工,研究了主轴转向对搅拌摩擦加工区组织和力学性能的影响。结果表明:随着加工道次的增加,加工区的面积以及前进侧热机影响区的宽度增大,加工核心区的富铁相、共晶硅等第二相颗粒长度减小,圆整度提高,强度和硬度无显著改变,断后伸长率显著提高。改变第2道次主轴转向后加工区面积较相同主轴转向时减小,但组织对称性提高,前进侧热机影响区宽度减小;改变主轴转向后,第二相颗粒尺寸变化不明显,但圆整度显著降低,强度和硬度的变化也不明显,断后伸长率略有提高。

喷射沉积Al-Si-Fe-Cu-Mg合金中的相组成

对喷射沉积快速凝固Ａｌ－Ｓｉ－Ｆｅ－Ｃｕ－Ｍｇ合金的相组成进行了分析。结果表明：合金中含有α－Ａｌ、β－Ｓｉ、δ（ＦｅＳｉ２Ａｌ４）、Ａｌ８Ｓｉ６Ｍｇ３Ｆｅ和β（Ｆｅ２Ｓｉ２Ａｌ９）等相；初晶硅相呈颗粒状，共晶硅相和δ（ＦｅＳｉ２Ａｌ４）呈细小的片状，Ａｌ８Ｓｉ６Ｍｇ３Ｆｅ相呈细小的颗粒状；经Ｔ６工艺热处理后，新析出Ａｌ２Ｃｕ相，Ａｌ８Ｓｉ６Ｍｇ３Ｆｅ相数量增加，少量δ（ＦｅＳｉ２Ａｌ４）转化为β（Ｆｅ２Ｓｉ２Ａｌ９）。

深冷处理时间对快凝过共晶Al-Si-Fe合金组织与性能的影响

在固溶时效的基础上研究了深冷处理时间对过共晶Al-Si-Fe合金组织与性能的影响。结果表明,随着深冷时间的延长,组织变化不大,合金的力学性能得到了很大的提高;最佳的处理工艺为固溶处理(520℃×3 h)+深冷处理(-196℃×48 h)+时效处理(120℃×10 h)。