熔体热历史对Al-10%Cu合金组织和性能的影响

Al-Cu合金是工业上应用广泛的合金.为了提高Al-10%Cu合金的力学性能,研究了熔体过热处理和高低温熔体混合处理对Al-10%Cu合金组织和性能的影响.结果发现:过热处理和高低温熔体混合处理能细化Al-10%Cu合金的凝固组织、提高其力学性能.熔体在900℃下过热处理后,其抗拉强度和延伸率最大,分别为171.9MPa和2.87%.高低温熔体混合处理对合金组织和性能的影响明显强于熔体过热处理.高低温熔体混合处理后,Al-10%Cu合金的抗拉强度和延伸率分别被提高到231.9MPa和3.62%.

Mg对Al-22Si-10Ni合金组织和热学性能的影响

Al-22Si-10Ni合金具有较高的导热性和较低的热膨胀特性,但硬度偏低,对其进行Mg合金化,研究Mg对该合金凝固组织和热学性能的影响。研究显示,Mg的加入主要影响合金的末期凝固进程,合金凝固末期反应由Al-Si-Al3Ni三元共晶反应向Al-Si-Mg2Si三元共晶反应转变;热处理促进Mg_(2)Si析出,少量Mg加入后Al-22Si-10Ni合金的热导率小幅上升,继续添加Mg后,热导率出现下降;Mg对合金热膨胀系数影响较小,可显著提升合金的硬度。Al-22Si-10Ni-0.5Mg合金表现出优异的综合性能,其室温热导率130.3 W/(m·K),25~100℃范围内平均热膨胀系数为13×10^(-6)/K,硬度达到HV144,性能较为接近喷射沉积制备的高含量Al-50Si合金,具有成为电子封装用材料的潜能。

应力时效影响Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件组织性能研究

目的研究应力时效条件下Al-10Zn-3Mg-3Cu合金带外纵筋筒形件筋部试样的应力松弛行为,探明基体应力松弛机制以及强韧性协同提升机理。方法针对淬火态筋部试样,设计不同的初始应力值进行应力时效实验,然后采用数据分析与微观组织形貌表征方法研究试样组织性能。结果当施加的初始应力为250MPa时,筋部试样的应力松弛程度可达85.8%,同时,试样抗拉强度为736.40 MPa,屈服强度为697.53 MPa,延伸率为10.96%。结论在250MPa应力时效条件下,应力松弛机制主要为晶界Coble蠕变和位错运动,位错运动促进了亚晶的增殖,Coble蠕变使基体晶粒长大,这些行为促使试样应力耗散。同时,应力时效改变了析出相形态,发展了具有孪生界面的复合析出相。经分子动力学计算可知,该特征微结构有利于基体强韧性的协同提升。

PF-LBM耦合模型下Al-Cu合金的枝晶生长和气泡形成

基于Shan-Chen多相流的格子玻尔兹曼方法模拟复杂多相流系统,探索气泡在液相中的生长和运动.研究了Al-4.0wt.%Cu合金在凝固过程中枝晶与气泡的相互作用,各向异性对凝固组织的影响以及枝晶与气泡共存时溶液密度的变化情况.结果表明:在定向凝固枝晶生长模型中,气泡先在枝晶底部析出,压差导致气泡上升,流动的过程中会与枝晶产生相互作用且会出现气泡合并与消失的情况,在枝晶间密集通道处大气泡会变成蠕虫形状.模拟区域的高长比会影响枝晶和气泡的生长情况,当高长比较小时更容易产生短而小的气泡,高长比较大时更容易产生蠕虫状气泡.在等轴枝晶生长模型中,气泡在枝晶间析出,随着枝晶的生长,气泡同样会发生合并与消失的情况,并且在受到挤压时发生形变.

热处理工艺对Al-10%Si-3%Cu-0.3%Mg合金微观组织和性能的影响

研究了热处理工艺对Sr变质Al-10%Si-3%Cu-0.3%Mg合金组织和和力学性能的影响。通过显微组织观察、力学性能检测及断口形貌分析,对Al-10%Si-3%Cu-0.3%Mg合金硬度和抗拉强度进行了研究。结果表明,在500℃(或500℃×4 h+515℃)下固溶处理,随时间的延长,富铜相的溶解量增多,同时在535℃下出现了富铜相的熔化。同时还发现与一步固溶工艺相比,两步固溶处理工艺下富铜相能够充分溶解,性能更好。经500℃保温4h+515℃保温8h处理性能最佳;对该试样再进行175℃×4h时效处理后,试样抗拉强度和塑性都明显提高。

微量钪对Al-3%Cu合金组织与性能的影响

采用硬度、拉伸性能测试、金相组织观察、扫描电镜与能谱分析以及X 射线衍射等方法 ,研究了微量稀土元素Sc对Al 3%Cu合金组织与性能的影响。结果表明 ,稀土元素Sc能够强烈地细化Al Cu合金的晶粒 ,改善枝晶网胞。微量Sc元素添加到Al 3%Cu合金中 ,合金的抗拉强度σb 和屈服强度σ0 2 均有所提高 (Δσ约为 30MPa) ,对合金的伸长率几乎没有影响 ;微量Sc元素添加到Al 3%Cu合金中 ,除部分固溶于Al基体中外 ,大部分与Al形成对合金起强化作用的Al3Sc共格相 ,对合金起强化作用 ,没有发现其他相 ,包括W (AlCuSc)相生成。

定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明:定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。

定向凝固Al-38.5%Cu合金中Al_2Cu相的小平面特性

采用定向凝固技术,研究了Al-38.5wt%Cu合金中,Al2Cu相的生长行为。结果发现,在凝固速度较低时,过共晶Al-Cu合金中初生Al2Cu相形貌大部分有明显的拐角,观察其平面,有的呈矩形,呈现小平面生长特性,随着凝固速度的提高,初生Al2Cu相的结晶特性由小平面向非小平面转化;而α-Al相与Al2Cu相共生生长时,Al2Cu相择优生长特性消弱,与α-Al相耦合生长,呈现非小平面-非小平面生长。

Al-10Ce中间合金对α铝变质的长效性及其重熔稳定性

采用光学显微镜、X射线衍射分析(XRD)等技术研究Al-10Ce中间合金对α铝变质的长效性和重熔稳定性,并与钠盐变质进行对比。结果表明,用Al-10Ce中间合金对α铝进行变质,可取得极好的变质效果,变质持续时间比钠盐变质剂更长久,且具有更好的重熔稳定性。同时,在精炼和变质过程中对环境不造成任何污染,克服了当前变质剂的缺点,显示出较好应用前景。

Al-10Sr和Al-5Ti-0.2C对ZL101合金组织的影响

在ZL10 1合金熔体中分别或同时添加不同量的Al 10Sr和Al 5Ti 0 .2C ,保温不同时间 ,利用光学显微镜和电镜扫描 ,研究了Al 10Sr ,Al 5Ti 0 .2C对ZL10 1合金组织的影响规律。试验结果表明 ,向ZL10 1合金中添加质量分数为 0 .5 %的Al 10Sr ,可使共晶Si从粗大的针、片状转变为细小的短纤维状 ,同时促进了α Al枝晶的形核生长 ,晶粒尺寸在 10 0～ 2 5 0 μm之间。若添加质量分数为 0 .2 %的Al 5Ti 0 .2C ,可使初生α Al晶粒成为 40～ 70 μm的等轴晶 ,对共晶Si也有一定的变质作用。当同时加入Al 10Sr和Al 5Ti 0 .2C时 ,α Al枝晶和共晶Si同时得到细化和变质 ,这主要归功于Al 10Sr和Al 5Ti 0 .2C对ZL10 1合金细化变质的交互作用。

Al-5Ti细化剂和Al-10Sr变质剂对A357合金微观组织和力学性能的影响

研究了Al 5Ti细化剂和Al 10Sr变质剂对A357合金金属型铸造时微观组织和力学性能的影响。结果表明,单独细化晶粒的最佳Ti加入量为0 08%～0 14%,单独变质处理的最佳Sr加入量为0 005%～0 01%。当以单独细化晶粒的最佳Ti量和单独变质处理的最佳Sr量共同加入合金时,合金的力学性能却有所下降。适当增大Sr加入量可克服上述不利影响,并获得更好的效果。

Al-10Sr对A356合金变质效果的研究

研究了由不同的冷却工艺(空冷、水冷以及液氮深冷)制备的Al-10Sr中间合金对A356铝合金变质效果的影响,还分析了Sr对A356合金的变质机理。结果表明,用在液氮深冷条件下制备的该中间合金对A356合金变质后,硅呈粒状近弥散分布于基体中,有少量纤维状共晶硅,不存在片状硅,达到了好的变质效果。

试样尺寸对定向凝固Al-4%Cu合金固/液界面特征的影响

采用定向凝固方法研究不同试样尺寸对Al-4%Cu合金凝固固/液界面特征的影响。结果表明:当凝固速率v=1μm/s时,小尺寸试样的平界面更加平直;当v=5μm/s时,随着试样尺寸的增大,界面形态分别为浅胞—深胞—初始枝晶,同时,试样边缘的组织比中心的组织更不稳定;在相同凝固速率下,小尺寸试样的温度梯度较大,促使界面稳定性提高;试样尺寸的增大引起径向温差增大,促进溶质流动,使试样边缘产生溶质富集,从而使平界面弯曲;由于试样中心排出的溶质大部分流向界面前沿糊状区的液相中,而枝晶糊状区的液相比胞晶的多,因而形成的枝晶界面弯曲程度比胞晶的小。

Al-10Ce中间合金的制备及对α-Al的变质效果

用熔配法制备Al-10Ce中间合金,通过试验从熔体温度、溶解时间、搅拌方式等三方面分析了用熔配法制备Al-10%Ce中间合金的工艺参数,并进一步确证了参数选择的可行性、合理性。并用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和能谱等分析Al-10Ce中间合金的相组成和微观形貌,研究Al-10Ce中间合金对α-Al的变质处理效果。结果表明,Al-10Ce中间合金用量对变质效果的影响很大,用量少变质效果差,用量过多则形成过变质。Al-10Ce中间合金对α-Al所需变质处理时间较短。

Al-10Ce中间合金对α-铝的变质效果

用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和能谱等分析Al-10Ce中间合金的相组成和微观形貌,研究Al-10Ce中间合金对α-铝的变质处理效果。结果表明,Al-10Ce中间合金用量对变质效果的影响很大,Al-10Ce中间合金用量为3.0%左右时达到最佳变质效果,用量少变质效果差,用量过多则形成过变质。Al-10Ce中间合金对α-铝所需变质处理时间较短。冷却速度超过70℃/min时才具有明显的变质效果。由于冷却强度不同,铸棒中心部位变质效果比边部差。

La对定向凝固Al-4.5%Cu合金热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对加入La的定向凝固Al-4.5%Cu合金进行热疲劳性能试验。结果表明,加入适量La对定向凝固Al-4.5%Cu合金的热疲劳性能有不同程度提高,其中,加入0.3%La的热疲劳试样疲劳性能较佳,达到热疲劳裂纹萌生所需的热疲劳循环次数最多;通过热疲劳循环次数与主裂纹长度的动态关系图,发现热疲劳裂纹的扩展有别于一般由机械交变载荷造成的常温疲劳,呈现先快后慢,阶段性扩展。

定向凝固Al-38.5%Cu合金中带状组织的形成机理

在温度梯度为260 K·cm^(-1)和凝固速率为1μm·s^(-1)条件下,对Al-38.5%Cu合金凝固组织中存在的Al_2Cu单相和Al/Al_2Cu共晶相交替生长带状组织的形成机理进行了研究。结果表明:带状组织的产生与合金定向凝固界面前沿的溶质分布有关,形成的原因是合金未达到稳态凝固,凝固速率和合金成分一直处于变化之中;在单相和共晶相的带状组织中,合金凝固速率在单相中随着界面前液相溶质含量的增加而逐渐减小,而在共晶相中随着界面前沿液相溶质含量的增加而逐渐增大。

试样尺寸对Al-4.5%Cu合金定向凝固组织和界面稳定性的影响

在传统Bridgeman方法下,利用Al-4.5%Cu合金内外同心嵌套试样,研究了自然对流对凝固过程及组织的影响。试验结果显示,温度梯度和抽拉速率均相同的定向凝固试样,尺寸较大试样的组织呈规则胞状或树枝状时,对应尺寸较小试样组织胞晶尖端发生分叉或杂乱树枝状,表明尺寸较小的试样液-固界面稳定性较差。较小试样尺寸限制了液相中自然对流致使溶质原子液-固界面处大量富集是凝固组织不规则与液-固界面不稳定的主要原因。

强磁场与交变电流的复合作用对Al-4.5%Cu合金凝固组织的影响

研究强磁场（0—10T）与工频（f=50Hz）交变电流（0-10A）的复合作用对Al-4．5mass％Cu合金凝固组织的影响。发现在施加垂直于磁场方向的交变电流时，会使电极间液态金属在电磁压力P作用下产生波动，导致合金凝固时枝晶组织的生长被打碎，出现等轴晶和颗粒状晶。在10T磁感应强度下，交变电流越大，波动越强，越易生成等轴晶和颗粒状晶；在10A交变电流下，磁感应强度增加到4T以后，等轴晶未随磁场的增加而完全转变成颗粒状晶；当P^→相同时，磁感应强度小的，容易出现等轴晶和颗粒状晶。

稳定化热处理对Zn-10Al-2Cu-0.02Ti合金组织及蠕变行为的影响(英文)

采用扫描电子显微镜、透射电镜、电子探针以及X射线衍射物相分析等技术手段,对稳定化热处理前后Zn-10Al-2Cu-0.02Ti合金的显微组织进行观察,通过室温恒载荷拉伸、慢应变速率拉伸实验研究合金组织变化及其对合金室温蠕变行为的影响。结果表明:经过稳定化热处理((350℃,30min,水冷)+(100℃,12h,空冷)),后合金中的α+η层片状组织的减少,胞状和粒状组织增多;与挤压态合金相比,经过稳定化热处理后的Zn-10Al-2Cu-0.02Ti合金的抗蠕变性能显著提高,其稳态蠕变速率降低了96.9%。