新型Al-Ti-Nd中间合金制备及其对Al-10Si合金的细化变质作用

采用铝原位熔体法制备了一种新型的Al-3Ti-4.5Nd中间合金,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析了Al-3Ti-4.5Nd中间合金的组织,探究了Al-3Ti-4.5Nd中间合金对Al-10Si合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,当Al-3Ti-4.5Nd中间合金的添加量为0.15%时,Al-10Si合金的宏观组织由粗大的柱状晶细化为细小的等轴晶,二次枝晶臂间距由16.69μm减小到13.44μm;共晶硅由粗大的针状转变为短棒状,平均长度由26.75μm减小到16.47μm;抗拉强度由165.86 MPa提升到177.43 MPa,断后延伸率由4.21%提升到6.72%。合金的质量指标Q由259.50 MPa提升至301.54 MPa,提升了16.2%。Ti_(2)Al_(20)Nd相的能够有效细化α-Al相,稀土元素促进了共晶硅中孪晶的形成,改善了共晶硅的形貌及尺寸。

固溶处理时间对Al-10SiM合金摩擦学性能的影响

生物柴油应用引起发动机润滑环境的恶化,加速了活塞常用材料Al-10Si合金的腐蚀磨损,使其发生早期失效。因而,设计、铸造了一种Al10Si0.25Cu5Mg0.25Sn0.15Sc0.15Ti新型Al-Si系合金(简称Al-10SiM合金),随后在510℃下对其分别进行8、12、16和20 h的固溶处理,以研究不同时间的固溶处理对Al-10SiM合金物相结构、显微组织、维氏硬度和在模拟生物柴油发动机活塞运行工况下摩擦学性能的影响。结果表明:随固溶处理时间从8 h增至20 h,Al-10SiM合金中的Mg2 Si相消失,Al 3 Sc与Mg2 Sn相形成后又消失,析出相尺寸先减小后长大,析出相分布弥散、均匀性先变好后变差;维氏硬度在16 h时达到最高值162.6 HV,在20 h时又降至130.8 HV。在法向载荷为10和15 N下,当固溶处理时间为8~16 h时,Al-10SiM合金的摩擦系数和磨损率降低,固溶处理时间为20 h时又上升,在固溶处理时间为16 h时获得最佳的减摩抗磨性能,且它们在摩擦中均发生了不同程度的粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损。

Na盐和La变质对Al-10Si合金组织与硬度的影响

研究了Na盐、La和Na盐+La复合变质对Al-10Si合金组织与硬度的影响,分析了Na盐、La的变质机制。研究发现,Al-10Si合金经Na盐+La复合变质后,宏观组织中晶粒细小呈等轴状,退火后晶粒粗化不明显;显微组织中共晶Si分枝、细化,趋于纤维状,初生α枝晶趋于熔断且呈等轴状,共晶组织与初生α相间的界面趋于清晰且平整;退火对经Na盐+La复合变质的Al-10Si合金的组织形态影响较小;变质处理提高了Al-10Si合金的硬度。研究认为Na盐变质机制在于触发共晶Si孪晶并不断封锁孪晶凹槽;La变质机制在于其在固液界面前沿的富集改变了共晶Si的生长特征。

熔体处理对金属型铸造Al-10Si合金转向泵性能的影响

针对228型汽车转向泵Al-10Si铸件金属型铸造存在的渣孔、缩松及针孔等缺陷,研究了合金熔体处理工艺对转向泵铸件金属型铸造缺陷和力学性能的影响。试验表明,Al-Ti-C+Al-Sr复合变质比Al-Ti-B+Al-Sr复合变质有更好的晶粒细化效果,使铸件的抗拉强度提高了10%,伸长率提高了40%～50%;在Al-10Si合金熔体的精炼净化处理方面,旋转精炼气泡浮游法比熔剂法有更强的除渣、除气能力。旋转气泡浮游法在转速为400r/min、气体流量为5L/min、旋转精炼15min、静置9min后,夹渣废品率从原来的36.2%降至1.2%以下,铸件合格率提高至97%。

Al-Si-Fe孕育剂对Al-10Si二元合金组织的影响

控制铸造铝硅合金中铁元素的含量是改善合金组织性能的有效手段。文章以不同Fe含量的Al-10Si二元合金为研究对象,利用金相显微镜等表征手段,研究了在Sr变质基础上Al-Si-Fe孕育剂对Al-10Si二元合金中共晶团组织、气孔及富Fe相的形态和尺寸等组织的影响。结果表明:Fe质量分数为0.15%时,在Al-Sr中间合金变质的基础上,Al-Si-Fe孕育剂的加入可以使合金中共晶团的尺寸得到明显细化,且不改变Sr的变质效果;经孕育处理后,气孔的平均面积和气孔度随共晶团尺寸的减小而降低;当Fe含量接近或>0.85%时,孕育剂对共晶团的细化效果失效,凝固组织中富Fe相的尺寸及形态与孕育前后共晶团尺寸的变化规律相反。

过量Mg、Si元素对铸造Al-10Mg2Si合金的组织与性能的影响

在Al-10Mg2Si合金铸造中,加入不同含量Mg、Si元素能够对其合金组织和性能起到一定的影响作用。文章在添加过量的Mg、Si元素的在Al-10Mg2Si铸态合金铸造中,通过金相观察、XRD检测、扫描断口分析和力学性能测试来考察其影响作用。

熔体过热处理对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响

对亚共晶Al-10Mg2Si合金进行熔体过热处理,通过削-盘式摩擦磨损试验研究了显微组织对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响。结果表明,熔体过热处理后,初生α-Al相转变为近球状等轴晶,Mg2Si相呈纤维状和短杆状均匀分布,且其二次枝晶间距降低了58%,硬度提高了13.5%,同时其磨损速率降低了16.49%。磨屑由合金未经熔体过热处理的推碾薄片状与卷曲状转变为小块粉末状,剥落区面积减小,剥落坑、犁沟和挤压沟槽均变浅。磨损机制由粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损共存转化为以剥层磨损为主,粘着磨损与部分氧化磨损共存的形式,说明熔体过热处理改善了合金的磨损性能。