机械合金化制备Al-12%Sn合金的显微组织与耐磨性能

利用机械合金化方法制备出纳米Al-12%Sn合金粉体,然后将其压制成型,并进行烧结得到块体合金;运用X射线衍射仪和扫描电镜分析了合金在高能球磨和烧结过程中的组织结构变化,并进行了耐磨性能试验。结果表明:随着烧结温度升高,合金中纳米锡相的尺寸长大,合金硬度下降;在523 K温度以下烧结时,锡相可均匀分布于铝基体上;当烧结温度超过523 K,高于了铝-锡合金的共晶温度,部分锡相呈网状分布,但仍有很多锡均匀弥散分布在基体上;在723 K烧结的合金具有优良的耐磨性能。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

搅拌摩擦加工改性冷喷涂Al-12Si合金涂层的组织和性能

采用冷喷涂在碳钢基体上沉积制备了Al-12Si合金涂层,分别采用平端面和渐开线端面的无针搅拌头以950r/min转速对涂层表面进行搅拌摩擦加工(FSP)改性。采用光镜和扫描电镜对喷涂态和FSP改性后涂层的组织结构进行了表征。结果表明:采用两种搅拌头获得了不同形貌的组织,随着渐开线端面搅拌头的移动,提高了热输入,涂层中组织出现了过热造成的气孔缺陷。Si颗粒在FSP的塑性变形过程中得到了充分的混合,均匀地分散在了涂层中,分析表明沉积粒子的再分布和晶粒的细化能显著提高涂层的表面性能,此外,两种FSP搅拌头改性后涂层表面的硬度分别为113.8HV0.5和125.1HV0.5。

添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金组织与性能的影响

研究了分别添加质量分数均为0.3%的钙、钛以及复合添加钙和钛对Mg-12Al-2Sr-0.3Mn镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加钛提高了该镁合金的塑性和强度,然而Mg17Al12相聚集析出形成粗大的第二相组织;添加钙后提高了该镁合金的塑性,但沿晶界大量析出了连续网状Mg17Al12相,导致其强度略有下降;复合添加钛和钙既增加了共晶相数量又细化了共晶相组织,使得该镁合金铸态组织更加细小均匀,从而显著提高了其强度和韧性。

过滤对高杂质含量的Al-12%Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30%Si粗合金配制的Al-12%Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响。结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

Fe-12Cr-2Al-3Mo合金减振性能的研究

从具体工程应用出发,研究了Fe-12Cr-2Al-3Mo合金的阻尼性能。采用倒扭摆测试仪测试合金丝材的内耗值,用振动测试仪测试合金圆桶构件的减振性能。结果表明,Fe-12Cr-2Al-3Mo合金内耗值明显高于0Cr18Ni9Ti不锈钢;圆桶构件的振动加速度峰值为0Cr18Ni9Ti不锈钢的1/5。利用磁畴结构可以解释Fe-12Cr-2Al-3Mo合金具有高减振性能的原因。

Ti添加量对Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金组织与强度性能的影响

通过向Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金中添加不同含量的Ti元素进行细化处理。结果表明：Ti加入量在0.15%～0.78%区间范围内,当Ti添加量在0.45%左右时合金铸态下的强度性能最好,其σb和σ0.2分别为278和116 MPa;该合金在固溶时效处理后,其σb和σ0.2可达438和122 MPa,分别较铸态提高了57.6%和5.2%。Ti元素的加入,使合金的典型共晶组织弱化,而分别向α-Al基体和Si相分化。固溶时效处理后,以Si相为主的强化相边缘明显趋于圆化,主要以短棒状及颗粒状形态存在,并弥散分布在Al基体上。

Al-12Si-2Cu-xCe压铸铝合金的微观组织演化及显微硬度

在工业用压铸铝合金Al-12Si-2Cu(ADC12)中分别添加0.3 wt%、0.6 wt%、0.9 wt%的稀土Ce元素,对其进行压铸实验。采用光学显微镜和显微硬度计,研究了Al-12Si-2Cu-xCe压铸铝合金的微观组织演化及显微硬度。实验结果表明:初生α-Al枝晶得到一定的球化,且其二次枝晶间距(SDAS)开始随着Ce含量的增加而逐渐减小;当Ce含量为0.6 wt%时,SDAS达到最小值;当Ce含量为0.9%时,SDAS值反而更大。另外,Ce的添加使α-Al枝晶间共晶Si相和富Fe金属间化合物相(β-AlFeSi)的尺寸变化规律与SDAS的变化规律类似。Al-12Si-2Cu-xCe(x=0、0.3、0.6、0.9)压铸铝合金对应的显微硬度值分别为100.6、109.87、111.54、108.1 HV。

均匀化退火等温冷却对Mg-12Al-1Zn镁合金组织性能的影响

研究了均匀化退火等温冷却对石墨型铸造Mg-12Al-1Zn镁合金组织及性能的影响，探讨不同等温温度和保温时间对p- Mg17Al12相析出形貌和合金力学性能的影响.结果表明：合金在420℃固溶均匀化24h 后再分别经200℃、250℃、300℃等温冷却1~6h.β-Mg17Al12相相相析出量随着时间的延长而增加，形态也随着时间的延长发生变化，主要以层片状组织析出.合金在420℃保温24h 再经250益保温6h 后，布氏硬度达到最高值90.7H B.

均匀化退火对Mg-12Al-1Zn合金组织和性能的影响

对石墨型铸造Mg-12Al-1Zn合金均匀化退火后的组织及性能进行了研究。结果表明:在420℃保温24 h均匀化退火后,β-Mg_(17)Al_(12)相以层片状组织析出,随着退火冷却速度的降低,β-Mg_(17)Al_(12)相的析出量逐渐增多,在冷却速度为0.0201 K/s时完全析出,平均层片间距随冷却速度降低而增大,并有少量溶断。经均匀化退火后,合金的布氏硬度值比铸态有所提高,且随着冷却速度的降低,布氏硬度先增大后减小,在冷却速度为0.0201 K/s时达到最高值87.7 HB。

Sb对Mg-8Al-12Zn-2Si合金组织与性能的影响

采用X-ray衍射仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验机等,研究了Sb含量对Mg-8Al-12Zn-2Si铸态合金显微组织及性能的影响。结果表明,合金主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Zn_(11)和Mg_2Si相组成。合金添加0.2%~0.8%Sb时,Mg_2Si颗粒由原来粗大的十字状、花瓣状和骨骼状逐渐转变为细小的颗粒及短棒状,最大颗粒尺寸由铸态的50μm减小至10μm;当Sb含量增加到1.0%时,Mg_2Si出现粗化,最大颗粒尺寸约30μm。相应地,合金的拉伸强度、屈服强度和伸长率出现先提高后降低,断裂形式为准解理脆性断裂。

铜含量对304不锈钢在Al-12Si-xCu合金熔体中腐蚀行为的影响及其机理

将304不锈钢在620℃的Al-12Si-xCu(x分别为0,5,10,15,质量分数/%)合金熔体中腐蚀120h,研究了铜含量对不锈钢腐蚀行为的影响及其机理。结果表明:随铜含量的增加,304不锈钢的腐蚀速率和腐蚀层厚度减小;表面腐蚀层可分为内腐蚀层和外腐蚀层,外腐蚀层的显微硬度随铜含量的增加而增大,而内腐蚀层的硬度则降低;腐蚀反应主要在不锈钢中的铁、铬原子和合金熔体中的铝、硅原子之间进行,铜原子没有参与腐蚀反应,但铜的添加降低了腐蚀反应扩散激活能,从而降低了合金熔体的腐蚀能力。

添加Mn和Mg对喷射沉积Al-12Si合金微观组织与性能的影响

针对微波组件用Al-12Si合金盖板材料中存在粗大针状Si相导致强度不足的问题,采用喷射沉积−热压制备Al-12Si和Al-12Si-1Mn-0.6Mg合金,对比分析添加1%Mn和0.6%Mg对合金微观组织、力学和热物理性能的影响。结果表明:热处理后,Al-12Si-1Mn-0.6Mg合金组织中Si相呈近球形颗粒均匀分布于Al基体,平均尺寸为(4.4±0.2)μm,基体中形成细小的Mg_(2)Si、β″和Al_(6)Mn析出相。相对于Al-12Si合金,Al-12Si-1Mn-0.6Mg合金在保持良好热物理性能的情况下,显微硬度、抗拉强度和伸长率分别达到(74.4±1.2)HV、(231.2±2.1)MPa和4.8%±0.1%,其中抗拉强度提高23.4%,形成细小的析出相是是抗拉强度提高的主要原因。

采用Al及Al-12Si中间层的AZ31B镁合金TLP接头的组织和性能

采用Al及Al-12Si为中间层对AZ31B镁合金进行过渡液相扩散焊,用环境扫描电镜及万能试验机测试并分析了接头组织与强度之间的关系。研究结果表明:采用Al作为中间层时,随着保温时间的增加,Al12Mg17金属间化合物含量降低,接头强度升高;采用Al-12Si作为中间层时,含硅相Mg2Si对焊缝的强化提高了接头强度,但保温时间过长时,Mg2Si偏聚于焊缝中心会降低接头性能。

喷丸强化对Al-12Si合金组织及性能的影响

为了提高Al-12Si合金在高温工况下的服役寿命,文中基于喷丸强化技术,探究了表层组织细化和压应力对材料疲劳性能的影响。采用微观表征手段对组织结构进行表征,通过X射线残余应力分析仪、显维维氏硬度仪以及常温旋弯疲劳试验机对喷丸强化后材料的表面残余应力、硬度及疲劳性能进行评价。研究结果表明:喷丸强化有效改善了初生硅的大小和圆整度,硅相平均尺寸由40μm降至30μm,圆整度由基体的1.69提高至2.09,且其对Al7Cu4Ni尺寸影响较大,由基体的47μm2降至10.87μm2,另其可在Al-12Si合金表面引入170 MPa残余压应力。喷丸强化引入的应变强化可使Al-12Si合金的硬度由117 HV提高至200 HV以上。常温旋弯疲劳实验表明,喷丸强化促使Al-12Si合金的疲劳强度提高了13%以上。

车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金组织及腐蚀性能分析

通过大功率半导体耦合激光器在车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金,通过硬度与稀释率确定了最优的激光熔覆工艺参数,实验测试分析钴基涂层的微观组织及腐蚀性能。研究结果表明:增大激光能量密度能提高基材熔融程度,达到更大的稀释率。能量密度120 J/mm2熔覆合金形成的熔覆合金达到了最大的硬度59 6HV。位于基体和熔覆合金界面层区域形成了具有平面晶特征的金相组织,涂层和基材之间达到了冶金结合的状态。在钴基熔覆合金内存在γ-Co与Al3W2两种成分,Co与Fe主要出现在枝晶组织中。结果显示涂层和基材之间达到了冶金结合的程度,获得质量更优的熔覆合金。Al含量增大便会跟氧气发生相互作用得到Al2O3膜层,形成致密结构,达到钝化效果。

Al-12Si-CuNiMg铸造铝硅合金在多轴加载下的疲劳性能

在等效应力幅160,150,140MPa下,对Al-12Si-CuNiMg铸造铝硅合金进行比例和90°非比例多轴加载疲劳试验,测试了合金的疲劳寿命,对比了最大主应力模型和临界面损伤参量Matake模型估算2种加载模式疲劳寿命的准确性,分析了疲劳断口形貌。结果表明:在相同等效应力幅下非比例加载试样的疲劳寿命远低于比例加载试样的;比例加载时,最大主应力模型和Matake模型的疲劳寿命估算值均具有较高的精度,非比例加载时,最大主应力模型的估算误差较大,但Matake模型的估算精度仍较高,该模型适用于该材料的多轴加载疲劳寿命估算;非比例多轴加载下合金呈脆性断裂,裂纹源位于近表面的氧化夹杂物处,裂纹扩展区呈准解理穿晶断裂特征,且伴有二次裂纹。

Al-5Ti-1B细化剂对ADC12铝合金铸态组织及性能影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及力学性能测试等手段研究了Al-5Ti-lB细化剂对ADC12铝合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明:当Al-5Ti-l B加人量(质量分数,下同)小于0.2%时,初生ct-Al枝晶发达且粗大、是典型的树枝状;当加入0.2%的A1-5TMB时,合金铸态的晶粒细化效果最佳,a-Al枝晶细小均匀,常温抗拉强度提高40.2%,伸长率提高87.5%;而当细化剂加人量超过0.2%时,铸态晶粒细化效果衰退。分析表明金属间化合物1^2和TiAl3共存于铝合金熔体中时可共同成为有效的异质形核核心,促使晶粒细化。

Al-5Ti-0.2C添加量和细化时间对AlSi12铝合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、万能材料试验机研究了Al-5Ti-0.2C细化剂质量分数和细化保持时间对AlSi12铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铝液中加入Al-5Ti-0.2C持续2h合金的细化效果没有明显衰退。Al-5Ti-0.2C细化剂能够明显地细化AlSi12铝合金晶粒;随着细化剂质量分数的增加,铝合金晶粒尺寸明显减小,伸长率提高,尤其是高温伸长率提高明显。通过扫描电镜分析发现,添加细化剂的铝合金断口均为韧性断口,说明添加Al-5Ti-0.2C细化剂的AlSi12铝合金具有强韧性。