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-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。

555℃均匀化时间对Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金显微组织和性能的影响

本文以Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金为研究对象,研究了555℃均匀化工艺中不同保温时间下合金显微组织和性能的变化规律。研究表明,对合金在555℃条件下进行均匀化热处理,随着均匀化保温时间的延长,合金中的Q-AlCuMgSi相及Mg 2Si相逐渐回溶至基体中,AlFeMnSi相逐渐断续化,电导率减小、硬度增加;当保温时间超过16 h后,电导率和硬度数值变化较小,说明Al-0.9Mg-0.9Si-0.8Cu-0.5Mn合金适宜的均匀化工艺为555℃×16 h,此时合金的电导率为25.1 MS/m,实验合金的硬度为69 HV0.1,该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。

铸造Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,结合显微组织观察方法对Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度进行了研究。结果表明:非平衡凝固Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金在505℃左右发生共晶组织转变,而平衡凝固合金在520℃附近发生共晶转变;500℃、3h的初始固溶处理可使铸态合金中的低熔点共晶物完全溶入铝基体,此时合金的熔点为540℃。

添加La-Ce对Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针和拉伸测试研究添加镧铈稀土后Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金的组织演变和力学性能。光学显微镜和扫描电镜结果表明,添加镧铈稀土后初晶硅颗粒由粗大块状和不规则多边形状明显细化为细片状,共晶硅由粗长针状细化为短棒状和珊瑚状。添加0.3%镧铈稀土时,合金具有最小初晶硅尺寸和最佳力学性能。此时,初晶硅平均尺寸由61μm细化至28μm,抗拉强度由222 MPa增大到242 MPa,伸长率由3.2%提高至6.3%。此外,还通过扫描电镜和电子探针探究合金的变质机制和断裂模式。

热处理对Mg-6Al-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织与性能的影响

研究了热处理对Mg-6Al-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织和显微硬度的影响。结果表明,经过固溶处理,β-Mg17Al12逐渐溶解到基体中,Mg2Si保持良好的热稳定性,合金的显微硬度明显提高,在固溶48 h时显微硬度较铸态时提高了约20%;固溶处理后再进行时效处理,沿晶界逐渐析出第二相,起到了晶界强化和弥散强化的作用。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

固溶处理温度对Al-6.5Si-0.8Ti-0.5In-0.5Mg合金风机叶片性能的影响

固溶处理温度对铝合金制品性能有重要影响。采用不同温度对Al-6.5Si-0.8Ti-0.5In-0.5Mg合金风机叶片进行固溶处理,并进行了力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,随固溶处理温度从510℃提高至570℃,叶片的力学性能和耐腐蚀性能均先提高后下降;与510℃相比,550℃固溶处理时叶片的抗拉强度增加25%,屈服强度增加58%,断后伸长率增加6%,腐蚀电位正移192 mV,腐蚀电流密度减小48%。叶片的固溶处理温度优选为550℃。

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。

喷射成形Al-8.0Si-4.0Cu-0.5Mg合金的组织及性能

采用喷射成形技术制备了Al-8.0Si-4.0Cu-0.5Mg合金棒材,分析了该合金的组织,研究了合金成形过程中孔洞及疏松的形成情况,测量了合金的力学性能及摩擦性能。结果表明,喷射成形工艺制备的合金具有细小均匀的微观组织结构,固溶、时效处理能够得到良好的弥散强化,具有良好的性能。

Al-1.4Mn-0.5Si-0.8Fe合金铸锭均匀化工艺研究

为满足板翅式换热器用铝合金翅片箔承压能力的要求,设计开发了Al-1. 4Mn-0. 5Si-0. 8Fe合金。该合金是在3003铝合金的基础上加入了少量的Zr、Cr、V、Ti等微合金元素;试验研究了生产翅片箔用的该合金铸锭的均匀化退火工艺,该合金铸锭适宜的均匀化退火工艺为610℃7 h。

储能介质Al-12Si-15Cu与金属容器的相容性研究

通过设置合理的腐蚀试验,结合金相显微镜、XRD分析仪、显微硬度计等设备,研究了储能时间以及合金元素对储能介质Al-12Si-15Cu和容器0Cr18Ni9钢相容性的作用规律。结果表明:腐蚀层由A、B两个区域组成,随着储能时间延长,腐蚀层A区域的宽度和致密度几乎保持不变,而腐蚀层B区域却逐渐疏松并剥落;腐蚀速率随储能时间的延长而降低,腐蚀层厚度随储能时间的增大而持续增加;参与腐蚀的元素有Al、Fe、Cr和Si,其中以Al元素的扩散反应为主,因Si、Cr元素存在,生成Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)和Al_(95)Fe_4Cr金属化合物,从而降低了腐蚀速率,Cu元素虽没有参与反应,却起到为元素的扩散提供载体的作用。

汽车用Al-7Si-0.5V-0.3In铸造铝合金的性能研究

采用不同的浇注温度对汽车用Al-7Si-0.5V-0.3In铝合金进行了铸造试验,并进行了强度和耐磨损性能的测试、比较与分析。结果表明:随浇注温度的升高,试样的抗拉强度先增大后减小,磨损体积先减小后增大。与710℃浇注温度相比,760℃浇注温度下试样的抗拉强度增大了12.81%,磨损体积减小了25.46%。Al-7Si-0.5V-0.3In铝合金铸造试样的浇注温度优选为760℃。

Fe含量对Al-8Si-0.5Mg合金组织及性能的影响

利用光镜、扫描电镜观察及硬度、拉伸、导电和导热性能测试等研究了Fe对Al-8Si-0.5Mg合金组织及性能的影响。结果表明,随着Fe的增加,铸态组织中第二相比例逐渐增加,二次枝晶间距逐渐减小,针状富Fe相平均长度先升高后降低,0.9%Fe时达到最大值58μm;同时,合金的硬度逐渐升高,电导率和热导率均呈逐渐降低的趋势,屈服强度逐渐升高。当1.15%Fe时,硬度达到最大值90 HV;电导率和热导率分别下降了约14%和11%;屈服强度升高了约13.7%。随着Fe的增加,伸长率呈下降趋势,当0.9%Fe时下降了48%,而后随着Fe含量增加基本保持不变。

基于DSC分析的Al-7Si-1.5Cu-0.5Mg合金热处理工艺研究

示差热(DSC)分析通常用于合金相变温度点的确定。针对Al-7Si-1.5Cu-0.5Mg合金,将DSC吸收峰面积与θ相(Al_(2)Cu)的数量相联系,并辅之以SEM+EDS对DSC分析结果进行检测。结果表明,500℃下固溶4 h后DSC吸收峰面积从铸态的0.6 J/g降低至0.1 J/g,且随着固溶时间的增加,吸收峰面积无明显变化,与扫描电镜下对θ相溶解检测结果一致。均说明了在500℃下保温4 h后Al_(2)Cu基本溶入基体中,达到了良好的固溶效果。证明了示差热(DSC)可用于检测相的固溶程度,亦证明其具有进一步应用于热处理工艺制定的可行性。

冷坩埚定向凝固工艺参数对Ti-46Al-0.5Si-0.5W合金扁锭宏观组织的影响

利用冷坩埚定向凝固技术制备了晶粒较为细小柱状晶的Ti-46Al-0.5Si-0.5W扁锭试样。采用正交试验法考察了工艺参数对凝固组织晶粒形态的影响趋势。结果表明,随着功率增大,晶粒长大倾向明显,但晶粒的生长方向性会改善;随着抽拉速度增大,晶粒尺寸变小,但方向性会在试样一定范围内变差;随着预热时间延长,晶粒尺寸和取向均有变差的趋势。在抽拉速度为1.0mm/min时获得了最佳的定向凝固组织。

冷轧变形对建筑用Al-Si-Mg合金板材组织与性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、硬度测试、拉伸试验等研究了0~75%不同变形量冷轧的Al-1.2Si-0.5Mg合金的微观组织与力学性能。结果表明:随着冷轧变形量的增加,Al-1.2Si-0.5Mg合金晶粒沿轧制方向被逐渐拉长,析出相尺寸逐渐减小,数量逐渐增加。冷轧变形量达到75%时,合金晶粒被完全破碎。随着冷轧变形量的增加,Al-1.2Si-0.5Mg合金的硬度、强度逐渐提高,塑性逐渐下降。75%冷轧的Al-1.2Si-0.5Mg合金的硬度和强度均达到峰值,其硬度、抗拉强度和屈服强度分别为118.3 HV、336.4 MPa和264.5 MPa,其伸长率为17.1%。

铸态和T6热处理Al-10Si-0.5Mg-0.5Mn挤压铸造铝合金的组织和力学性能

采用挤压铸造的成形方式制备出Al-10Si-0.5Mg-0.5Mn合金,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段研究了铸态和不同热处理工艺对合金的微观组织与力学性能的影响。结果表明,挤压铸造Al-10Si-0.5Mg-0.5Mg合金铸态组织细小致密,晶粒大小分布不均,白色的长条状及块状AlFeMnSi相分布在晶界处。经过T6热处理后大部分共晶硅及AlFeMnSi相的球化效果较好,但存在明显的共晶硅偏聚区域及少量块状AlFeMnSi相。经优化后得到合金的最佳热处理工艺为:固溶535℃×4h+时效160℃×6h,该工艺下合金的共晶硅分布较均匀,长条状及块状AlFeMnSi相转化成近球状甚至点状纳米级粒子,合金硬度为HB115,断后伸长率为9.4%,相对于铸态分别提升53.3%和77.3%。

Al-1Mg-0.6Si-0.5Cr-0.5V新型铝合金建筑模板的挤压工艺优化

采用不同工艺进行Al-1Mg-0.6Si-0.5Cr-0.5V新型铝合金建筑模板的挤压试验,分析了挤压模板试样的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明:随挤压温度从350℃提高到475℃、挤压速度从2 m/min加快到4.5 m/min,试样的力学性能和耐腐蚀性能都先提高后下降。当挤压速度恒定为3.5 m/min时,与350℃:挤压相比,450℃挤压时试样的抗拉强度和屈服强度分别提高12.1%、12.2%,腐蚀质量损失率减小31.5%。当挤压温度保持450丈不变,与4.5 m/min挤压的速度相比,3.5 m/min的挤压速度挤压时,试样的抗拉强度和屈服强度分别提高9.9%、10.0%,腐蚀质量损失率减小33.3%。模板试样的挤压温度和挤压速度分别优选为450℃、3.5 m/min。

复合变质与热处理对Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金组织和性能的影响

采用室温拉伸实验、金相组织观察和扫描电镜观察研究了复合变质处理和T6热处理对过共晶Al-18Si-4Cu-0. 5Mg合金力学性能和显微组织的影响。结果表明,过共晶Al-18Si-4Cu-0.5Mg合金经P-RE-Sr复合变质处理后,初晶硅由粗大不规则板块状细化为细小片状,尺寸明显减小,共晶硅由细长针状转变为珊瑚状、短棒状和蠕虫状,经T6热处理后,初晶硅尺寸无明显变化,共晶硅发生熔断、球化;经P-RE-Sr复合变质处理后,抗拉强度由222MPa提高至236MPa,延伸率由3.22%提高至4.03%;复合变质合金经T6热处理后,抗拉强度大幅度提高,提高至320MPa,但延伸率略有下降,下降至3.37%。