Microstructural Evolution of Cast Hyper-Eutectic Al-18% Si Alloy during Cyclic Semi-Solid Heat Treatment

The cyclic semi-solid heat treatment represents a promising technique for improving microstructure and mechanical properties of a wide range of metallic alloys. In the current research the influence of cyclic semi-solid heat treatment on microstructure of Al-18% Si alloy containing 0.8% Fe has been studied. All specimens were heated in an electrically heated resistance furnace with heating rate of 10°C·min-1 to 585°C. For a complete one cycle heat treatment (5 min heating time), samples after 5 min holding at 585°C were cooled to a temperature of 550°C in still air cooling and the samples were taken out immediately for water quenching. It was found that heat treatment cycles should be limited to 3 cycles or less in order to maintain fine grain size and globular structure without agglomeration and coalescence. Cyclic semi-solid heat treatment changes morphology of iron-rich intermetallics phases to be plate-like and fine plate iron-rich intermetallics phases, in stead of needle-like iron-rich intermetallics phases that are observed in as-cast samples. Cyclic heating shows a relatively higher hardness for all heating cycles compared with as-cast one due to its finer and globular structure. Cyclic semi-solid heat treatment technique results in lower coarsening rate constant compared with isothermal heat treatment one due to coarsening discontinuous effect.

电磁场对Al-18%Si合金凝固组织的影响

研究了在Al-18%Si过共晶铝合金凝固过程的不同温度施加不同的磁场,对合金凝固组织的影响。结果表明:随着施加直流磁场温度的降低,初生Si变得越来越长,共晶组织也变得越来越细密;随着施加交流磁场温度的降低,初生Si变得越来越粗大,共晶组织无明显变化。

Bi对Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响

研究不同的Bi含量对过共晶Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响。试验表明,Al-18%Si-x%Bi(x=1,2,3,4,5)合金中,大部分Bi在基体中以小颗粒状弥散均匀分布,局部出现Bi的聚集;同时,Bi的加入对合金中的共晶硅起到一定的细化作用;随着Bi含量的增加,共晶硅组织由粗大针片状变成短杆状,当Bi含量达到3%时,共晶硅转变为均匀分布于基体的蠕点状,当Bi含量为4%或5%时,共晶硅没有进一步的细化。另外,力学性能和摩擦试验研究发现:Al-18%Si-3%Bi合金的抗拉强度由Al-18%Si合金的168 MPa提高为189 MPa,摩擦系数由0.437 2降为0.387 9,磨损量仅为不含Bi的20%。

Al-18%Si合金凝固组织与熔体状态的相关性

本文以直流四电极法探索了Al-18%Si合金在升温过程中熔体的电阻率-温度（-ρT）关系,根据在800~950℃及950~1050℃区间-ρT的异常行为分析认为,后者对应液-液结构转变,其间原先的Si原子团簇被打破,原子重新排列形成新的细小团簇,液体结构更加均匀,而前者则为预转变。依据上述信息采取不同温度分别进行熔体过热处理来探索其凝固组织的差别,结果发现,相对于常规熔炼温度,在高于熔体结构转变温度（1150℃）进行熔体过热处理,初晶硅明显细化,而在预转变状态进行熔体过热处理并不能明显改变凝固行为和组织。

Al-18%Si合金在梯度强磁场中凝固时初生硅的行为

研究了Al 18%Si合金在10 T梯度强磁场下加热至半固态和全熔态后的凝固过程, 观察了初生硅的分布和形态, 测定了其冷却曲线。结果表明: 在磁场的磁感应强度和磁场梯度的乘积Bz·dBz/dz为正时, 初生硅向上部聚集; 而在Bz·dBz/dz为负时, 初生硅向下部聚集; 在强磁场下, 加热至全熔态冷却下来的凝固组织中初晶硅的形态发生了明显的改变, 由板片状转变为块状, 初晶硅显著细化。对强磁场细化初晶硅的机制进行了探讨。

Ce对Al-18%Si-10%Mg合金显微组织与力学性能的影响

研究了稀土元素Ce对Al-18%Si-10%Mg合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在合金中添加适量的Ce对初生Mg2Si和初生硅都有良好的变质作用。当Ce添加到0.8%时,初生的Mg2Si颗粒由粗大十字状或者不规则的多面体转变成为细小规则的块状,初生硅和共晶硅颗粒的尺寸也减小。随着稀土元素Ce的添加,合金的抗拉强度和硬度均得到了提高,增幅分别为29.7%和15.8%。同时摩擦系数以及磨损量则逐渐降低,降幅分别为10.5%和74.5%。

Er对Al-18%Si-10%Mg合金组织和性能影响的研究

在Al-18%Si-10%Mg合金中添加不同含量的Er元素,铸造成不同含量Er元素的合金铸锭。分析不同含量Er合金的显微组织、析出相的成分、测定合金的硬度、耐磨性。结果表明：Er可以有效的改善合金组织,有效的提高Al-18%Si-10%Mg合金的力学性能当Er添加量为1.0%时合金的硬度达到143HV,相比未添加Er的Al-18%Si-10%Mg增加了19.6%。有效的提高合金的摩擦性能,添加1.0%Er时,相比未添加Er元素的合金磨损量从3.0mg降到了0.9mg,降低了70%。

Al－l8％Si过共晶合金熔体结构特征及磷的影响

用ＤＳＣ热分析和快速凝固方法对过共晶Ａｌ－１８％Ｓｉ合金熔体结构特征进行了分析研究，着重考察了液态过热温度和元素Ｐ对熔体结构特征的影响．结果表明，在液态区域其结构特征存在三个区域：低温微观不均匀区域、中温微观不均匀向微观均匀过渡区域和高温微观均匀区域．Ｐ增加低过热过共晶Ａｌ－ｌ８％Ｓｉ熔体的微观不均匀性．

热扩散处理对Al-Si合金共晶硅的细化及其摩擦性能的影响

研究在不同的热扩散温度和保温时间下过共晶Al-18%Si合金中共晶硅形貌的演变过程。结果表明,热扩散温度分别为400、450和500℃,保温时间为3h时,随热扩散温度的升高,铸态Al-18%Si合金中粗大针片状共晶硅向短棒状或粒状转变的速度加快;另外,当热扩散温度为400℃,保温时间依次为3h、6h和9h,随着保温时间的延长,粗大针片状的铸态共晶硅逐渐向圆整度较高的粒状转变,且共晶硅颗粒尺寸小于2μm,当保温时间达到12h时,出现了共晶硅颗粒的粗化,部分颗粒的尺寸达到4μm。通过摩擦系数的测定,发现共晶硅颗粒越细小圆整,摩擦系数越小。