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。

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。

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。

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。

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%。

高Mg含量对Al-Si-Cu-Mg合金凝固过程和组织演变的影响

为开发新型耐磨合金,利用热力学计算、热分析以及组织分析等手段研究了高Mg(8wt.%~20wt.%)含量对Al-17Si-4.5Cu-xMg合金凝固行为及组织演变的影响。结果表明:Mg含量的增加显著改变了初生Mg_(2)Si的形貌以及凝固行为。ThermoCalc模拟预测合金凝固过程中有6个反应,即形成初生Mg_(2)Si;两个二元共晶反应,形成(Mg_(2)Si+Si)或(Mg_(2)Si+α-Al)相;三元共晶反应形成(Mg_(2)Si+Si+α-Al);以及凝固后期共晶反应形成Q-Al_(5)Mg_(8)Cu_(2)Si_(6)和θ-Al_(2)Cu相。所研究的四种合金中除了有上述相外,还有富Fe相。Mg含量达到17.2wt.%时初生Mg_(2)Si的形貌由多面体状转变为树枝晶状。继续增加Mg的含量,初生Mg_(2)Si形貌不变,但枝干变粗。

喷射沉积Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg热变形行为研究

亚共晶铝硅合金因具有轻质、耐腐蚀、高的比强度和优异力学性能等优点,被广泛应用于航空、航天、军事及汽车工业领域。利用喷射沉积技术制备亚共晶Al-7Si-0.5Cu-0.5Mg合金,通过高温压缩试验结合微观组织分析,研究温度和应变速率对沉积态亚共晶铝硅合金热变形行为的影响规律,最终确定沉积态合金优化的致密化工艺参数。研究发现,采用双曲线正弦函数建立的沉积态合金的本构方程,能够准确描述沉积态合金的流变行为。喷射沉积合金主要由Al相、Si相、Al2Cu相和Mg2Si相组成,硅相平均尺寸为8.5μm。当温度为300℃,随着应变速率由1s-1减小至0.001s-1,合金的压缩应力由112.19 MPa减小至61.26 MPa。在应变速率为0.001s-1下,随着变形温度由300℃升高至450℃,合金压缩流变应力由61.26 MPa减小至21.35 MPa。合金在低应变速率(0.001s-1)和相对较高的温度（450℃）下变形时,由于相对充足的变形时间和铝基体较高的软化程度,导致组织中硅相尺寸增大,不利于合金性能的提高。沉积态合金最佳的变形参数为变形温度400℃,应变速率0.01s-1。

Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸造铝合金的均匀化工艺及组织演变

对Al-4. 5Cu-3. 5Zn-0. 5Mg铸态合金进行不同双级均匀化处理,采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、差示扫描量热仪和光学显微镜等,研究了该合金的铸态组织及其在均匀化过程中的组织演变。结果表明:铸态组织主要由α-Al、粗大Al2Cu相以及少量AlZnMgCu、Al7Cu2Fe相组成,合金元素枝晶偏析严重。经470℃×12 h均匀化处理后,AlZnMgCu相已基本回溶至基体;第二级均匀化温度由490℃逐渐升高到520℃或者延长保温时间,Al2Cu相逐渐回溶至基体,合金元素分布趋于均匀。合金过烧温度为520℃,最佳双级均匀化制度为470℃×12 h+510℃×32 h,该制度与均匀化动力学计算结果基本一致。

变速器拨叉用过共晶铝硅合金压铸性能研究

以Al-17Si-4.5Cu-0.5Mg合金为原料,分析了自动变速箱用换挡拨叉压铸件的组织和性能。通过对压铸件不同部位的组织观察、断口形貌分析及能谱检测得出:压铸件Si相大小约40~60μm;组织中存在富Cu相及针状Fe相;断口处没有典型的韧窝特征,出现可见粗大第二相,破碎的Si相,断裂方式属于脆性断裂;合金断口由裂纹发展导致,裂纹附近的Si颗粒出现明显裂纹和破碎。

T6处理对半固态压铸Al-27Si合金组织与性能的影响

采用纯铜质蛇形通道复合Sr变质制备了Al-27Si-4.5Cu-0.6Mg合金的半固态浆料,并进行了压铸,研究了在不同Sr加入量时,T6处理对流变压铸试样的性能和组织的影响。结果表明,复合工艺充分细化了初生Si和有效变质了共晶Si,再经T6处理后可以得到圆整的颗粒状共晶Si和棱角被钝化的初生Si,并且热处理前的变质效果越好,T6处理后得到的共晶Si形貌越圆整细小。T6处理进一步提高了复合处理制备的Al-27Si-4.5Cu-0.6Mg合金半固态流变压铸试样的抗拉强度,热处理前后的最高抗拉强度都出现在Sr含量为0.02%条件下,分别为228.8 MPa和254.7 MPa。