超声波处理对过共晶Al-20%Si合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌的影响。控制Al-20%Si合金熔体温度在620～680℃之间时,研究合金凝固组织随熔体温度和超声波处理参数的变化规律。结果表明,随着导入超声波输出功率的增大和处理时间的延长,Al-20%Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒;超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,可以获得最佳的效果,初晶硅的尺寸细小、圆整度高、分布均匀。

不同Sr添加量对Al-20%Si合金组织和性能的影响

研究了Sr对Al—20％Si合金组织和力学性能的影响。结果表明，随着Sr量的增加，初晶硅先由角块状或大板片状变为小块状再到多角的大块状，板片上出现大量蜂窝点，块状初晶硅角边发生钝化；共晶硅先由长针叶状变为细短纤维状或枝状再变为粗短枝状或蠕虫状；α枝晶不断柱状化，数量不断增多。另外，随Sr量的增加，合金伸长率逐渐增大，但有起伏，抗拉强度先急剧增加后变化不大，硬度呈抛物线变化。Sr量在0．04％～0．06％间，组织形貌最为理想，综合力学性能最优，强度和硬度增加2倍多，塑性增加近4倍。

高能超声波处理对细化过共晶Al-20%Si合金中硅相的影响

采用高能超声波对过共晶Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波对Al-20%Si合金微观组织的细化效果和作用规律。结果表明,在Al-20%Si合金凝固过程中对其进行超声波处理,可以破碎组织中粗大板片状初晶硅,使晶粒尺寸变小,圆整度提高、分布均匀;提高超声波功率,可以增强对铝硅合金微观组织的细化效果并使熔体中组织细化的区域扩大;实验结果还表明,在熔体中不同位置导入超声波进行处理,对整体组织的作用效果有较大区别,在熔体中心位置较浅深度导入超声波时,所获得的组织细化区域较大,并且组织分布均匀。

P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响

以过共晶Al-20%Si-Mg合金为研究对象,利用金相显微镜分析了不同成分配比的P-RE复合变质剂对合金凝固组织的影响。试验结果表明,P-RE复合变质剂对过共晶Al-20%Si-Mg合金的初晶硅和共晶硅均有良好的变质和细化作用,当变质剂配比为0.06%P+0.8%RE时,合金取得最好的变质效果,初晶硅由粗大的多边形块状变为钝化角状、块状或近球形,且分布更为均匀,平均尺寸由未变质的82.3μm细化到15.2μm;共晶硅由长的粗针状转变为颗粒状或短棒状,平均尺寸由未变质的9.1μm细化到3.6μm。

超声驻波作用下Al-20%Si合金的微观组织演变

采用超声驻波处理Al-20%Si合金熔体,研究不同超声驻波处理功率下Al-20%Si合金的微观组织演变,探讨超声驻波对Al-20%Si合金凝固过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声驻波能抑制初晶硅的析出,但声辐射力的作用使已析出的初晶硅偏聚长大;超声驻波处理能实现共晶硅"片状.纤维状"明显的形态转变,凝固后共晶硅转变为频繁分支细小的纤维状;超声功率越大,共晶硅"片状.纤维状"的形态转变越明显;超声驻波可以用于亚共晶Al-Si合金的变质处理中。

Bi对Al-20%Si合金微观组织及摩擦磨损性能的影响

研究不同Bi含量对Al-20%Si合金微观组织及摩擦性能的影响。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对Al-20%Si合金进行观察分析。结果表明,随着Bi含量的增加,Al-20%Si合金组织中初晶硅和共晶硅都有不同程度的细化。添加0.75%Bi,块状初晶硅的棱角钝化,尺寸小于50μm;当Bi含量达到1.5%时,初晶硅近似不规则多边形,尺寸进一步减小,棱角更加圆润,共晶硅呈弥散分布,部分呈颗粒状。摩擦磨损试验表明,Bi对Al-20%Si合金摩擦系数以及摩擦力产生影响,摩擦系数从0.73降为0.58,磨损量减少20%。

稀土磷复合变质剂对Al-20%Si合金的细化处理研究

采用EPMA、XRD与DSC等分析手段,对制得的AlTiCREP(含2%P)进行物相分析,研究不同P(以AlTiCREP形式加入)添加量、熔体处理温度及保温时间对Al-20%Si初生硅的变质效果的影响,并探讨其细化机理。结果表明:制得的AlTiCREP中间合金含有TiAl3、TiC、AlP及稀土复合相;经AlTiCREP中间合金变质的初生硅颗粒明显细化且较圆整。添加0.03%AlTiCREP的变质效果最佳,初生Si尺寸细化至26.40μm,相对AlTiCRE细化的晶粒尺寸减小了10.8%,这归因于变质剂中的TiC在硅的作用下易于反应形成的Al4C3。该相可作为AlP的基底,在细化过程形成的Al4C3·AlP为初晶硅提供更多的形核质点,提高了AlP变质效果。最佳熔体处理温度为800℃,细化时效长达120 min。

Al-20%Si合金初生硅宏观偏聚和细化的试验研究

利用铜楔形模铸造,通过凝固过程测温,研究了浇注温度、变质剂对Al-20%Si合金初生硅宏观偏聚的影响,及冷却速率对P、Cr和P-Cr复合变质Al-20%Si合金凝固过程中初生硅形貌和大小的影响规律。结果表明:850℃浇注得到的试样初生硅的宏观偏聚最少,就变质剂对初生硅宏观偏聚效果,Cr变质的明显改善,P-Cr复合变质与Cr变质效果相差不多,但远优于P变质;变质剂对初生硅细化和球化作用,P变质效果最好,P-Cr复合变质次之,都大幅好于Cr变质的效果;初生硅细化效果随冷却速率增加而增强,但当冷却速率在某区间时,初生硅大小随冷却速率的变化不敏感。获得宏观偏聚少,形貌好,尺寸小于20μm的初生硅的最佳工艺条件为:采用P-Cr复合变质,850℃浇注,冷却速率大于10℃/s。

搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响

对Cu-9%P中间合金变质的Al-20%Si合金熔体进行了搅拌处理,研究了搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响。研究表明:机械搅拌使Cu-P合金周围形成的Al P细小,同时使其弥散地分布于Al-Si合金熔体中,作为初生硅的结晶核心。随着搅拌时间的增加,初生硅由棱角尖锐、粗大的块状变为尖角钝化的颗粒状,搅拌时间从8 min增加到28 min时,初生硅尺寸由56.56μm减小到21.74μm,试样的抗拉强度由96.2 MPa增加到164.3 MPa,提高了70.8%,伸长率由1.5%提高到2.5%,提高了66.7%。

高导热低热膨胀Al-20%Si/石墨片复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备高导热、低热膨胀的Al-20%Si/石墨片复合材料,探讨了热压强度、烧结温度和时间、石墨含量等工艺参数对复合材料导热性能的影响。采用金相显微镜观察复合材料的微观形貌,采用激光热导仪、膨胀系数分析仪以及电子万能测试机测试复合材料的导热系数、热膨胀系数和三点抗弯曲强度。结果表明:Al-20%Si/石墨片复合材料结构较为致密,石墨片在铝基基体中分散均匀;不同的工艺参数对复合材料的导热性能有明显影响,热压强度和温度越高,烧结时间越长,复合材料的导热性越好。当石墨质量分数为5%,热压强度45 MPa,烧结温度450℃,时间60 min时,垂直方向z导热系数约44 W·m^(-1)·K^(-1),热膨胀系数约15×10^(-6)/℃;但复合材料在三点弯曲压力下呈脆性断裂,抗弯曲强度仍待提高。

复合变质对过共晶Al-20%Si合金显微组织的影响

以过共晶Al-20%Si合金为研究对象,添加Al-P合金和Al-Ce合金作为变质剂,采用光学显微镜分析变质处理对显微组织的影响。研究结果表明,同时添加Al-Ce和Al-P对Al-20%Si合金进行复合变质,粗大块状初晶硅的尺寸明显减小,并转变为纤维状;针状共晶硅转变为短杆状或颗粒状,获得了良好的复合变质效果,最后对变质机理进行了探讨。

Mg、Ni元素添加及热处理对Al-20%Si合金组织和力学性能的影响

研究了不同Mg、Ni合金元素添加和T6热处理对过共晶Al-20%Si合金组织和力学性能的影响。结果表明:合金中主要有初生硅相、α-Al相和共晶硅相,随着合金元素Mg、Ni含量的增加,合金中初生硅数量逐渐减少,而部分共晶硅变短和颗粒化。T6热处理后,合金中初生硅和共晶硅数量进一步减少。随着添加合金元素Mg∶Ni比值的增加,经T6热处理后,合金的抗拉强度和硬度值均随之增加。当添加合金元素Mg∶Ni比值为1.6时,经T6热处理后,该合金的抗拉强度和硬度值最高分别可达264 MPa和128 HBS。

冷却速率对Al-20%Si合金Si相形貌及性能的影响

使用高精度测温仪、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段,研究了冷却速率、过冷度和再辉温度对Al-20%Si合金Si相形貌和性能的影响。结果表明:Al-20%Si合金初生Si的平均尺寸(D)与冷却速率(v)呈幂函数关系D=260.6v-3/4,而与再辉温度(Tm)则呈线性关系D=0.25Tm-143.12;降低初生Si生长的再辉温度,是控制晶粒长大的关键;铜模的高蓄热系数能持续降低初生Si的形核温度和再辉温度,使初生Si细小;初生Si由小平面生长转变为非小平面生长的临界过冷度为70 K,与理论计算结果(74 K)基本一致;随着冷却速率的增大、过冷度的增加和再辉温度的降低,Al-20%Si合金的凝固组织显著细化,合金的抗拉强度由167 MPa提高到210 MPa,延伸率则由2.14%提高到3.89%。

过饱和Al-20%Si合金Si相的析出粗化动力学

使用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究了过饱和Al-20%Si合金压铸板在450～550℃热处理过程中组织结构的演变规律和Si相的析出和粗化动力学。结果表明:在高压快速凝固和细化、变质的多重作用下,Al-20%Si合金生成了Si相尺寸细小(Si相平均尺寸<1μm)的非平衡凝固畸变组织;在退火过程中,α-Al基体的晶格畸变程度有所缓解;Si相的粗化扩散机制接近体扩散控制(粗化指数n接近3),粗化激活能为69.59 kJ/mol;退火温度对粗化速率常数有显著的影响,对粗化指数的影响不明显;在退火初期,随着保温时间的延长合金的抗拉强度呈下降趋势而伸长率呈上升趋势,保温时间超过90 min后抗拉强度和伸长率趋于稳定。

高温扩散对过共晶Al-Si合金组织的影响

研究w(Si)=20%的过共晶Al-Si合金在高于共晶点温度进行热处理后的组织形貌变化.结果表明:热处理温度610℃,保温时间分别为5、10、15min时,随保温时间的延长,粗大的柱状树枝晶α-Al变为近球状组织;不规则的多边形状和花瓣状的初晶Si会逐渐熔断、钝化,最后以15μm小块状和近球状组织出现;粗大的针片状共晶Si先发生熔断变为细小的颗粒状,然后全部熔化,最后在水淬中析出细小颗粒状和纤维状的共晶Si包围α-Al相;热处理温度580℃,保温时间分别为5、15、30、40min时,随保温时间的延长,初晶硅尺寸变细小,直径达到30μm,圆整度不断得到提高,当保温时间达到40min时,共晶硅变为纤维状.

稀土复合变质处理对Al-Si合金性能的影响

采用Ce-La复合稀土对Al-20%Si合金进行变质处理,考察了稀土复合变质对Al-Si合金力学性能、耐磨性能的影响,研究了冷却速度对合金力学性能的影响。结果表明:Ce-La复合变质剂对Al-20%Si合金具有双变质作用,当稀土Ce的添加量为0.5%,La的添加量为0.6%时,Al-Si合金的力学性能最好,抗拉强度和伸长率分别为268.5 MPa、0.52%;Ce-La复合变质剂能细化合金,提高合金耐磨性;稀土共晶硅对冷却速度一定程度上较为敏感,冷却速度的提高可以有效细化合金。

高能超声波处理高硅铝硅合金的组织和力学性能

采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌及其力学性能的影响。结果表明,在660℃温度下,对Al-20%Si合金熔体进行高能超声波处理,可以使铝硅合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒,圆整度高,分布均匀,并且使其抗拉强度和延伸率提高。通过对合金拉伸断口形貌的观察,发现在经过超声处理的Al-20%Si合金断口上有较多的撕裂带和韧窝,表现为脆性断裂和韧性断裂的混合型断口。

铸造工艺参数对Al-20％Si-Mg合金组织及性能的影响

研究了不同浇注温度、冷却强度对Al—20%Si—Mg合金组织及性能的影响。结果表明,浇注温度为750℃时,Al—20%Si—Mg合金组织中Mg_2Si和初晶硅晶粒均匀细小,硬度和耐磨性能较好;过低或过高的浇注温度均使材料中Mg_2Si和初晶硅晶粒变粗大,硬度和耐磨性能显著降低。同时,随着冷却强度的增加,材料的硬度和耐磨性能显著增强。

超声波导入时初始温度对铝-硅合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20％Si合金进行处理，控制Al-20％Si合金熔体温度在620～680℃，研究合金组织随超声波导入时熔体初始温度的变化规律。实验表明，随着导入超声波时熔体温度的升高，初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的颗粒状，超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时，初晶硅的组织细小、圆整度高、分布均匀。

熔体混合与半固态电磁搅拌复合处理对初生Si相细化的研究

本文分别采用半固态电磁搅拌法和熔体混合结合电磁搅拌技术来制备Al-20%Si合金,研究表明单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20%Si时,会产生偏析层,其初生Si平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20%Si合金中的初生Si尺寸降至16μm以下,可消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si的偏析层,并且熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20%Si合金的电磁搅拌效果,可获得良好细化效果。