Al-20Si-1Sm合金在半固态等温热处理过程中的组织演变

研究了Al-20Si-1Sm合金在半固态等温热处理过程中的组织演变。结果表明,随着等温热处理温度和时间的增加,液相量增加,共晶α-Al相球化,尺寸先减小后增大。共晶Si呈羽毛状,初生Si裂解成小块状并明显钝化。在等温温度为610℃,保温时间为15min时,合金中共晶α-Al相的球化效果最佳,平均尺寸为37μm,初生Si平均尺寸为30μm。

热挤压对快速凝固Al-Si-Fe-Cu-Mg合金显微组织及性能的影响

采用单辊旋淬法制备了快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金,采用了SEM对其进行观察分析。结果表明,快速凝固能够极大细化Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金组织,抑制Si相及β-Fe相的析出长大,且组织的细化程度呈梯度分布。对快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg合金进行了不同工艺参数的热挤压实验。结果表明,粉末包套热挤压工艺能够使快速凝固Al-20Si-5Fe-Cu-Mg带材合金致密化,当挤压温度为400℃、挤压比为1∶16时,合金获得了较优异的力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别达到了456 MPa和805 MPa,压缩率为9.3%。

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。

颗粒增强Al-20Si-5Mg合金气缸套与铸铁气缸套的性能比较

通过对铸态、固溶态和固溶+时效态的颗粒增强Al-20Si-5Mg合金复合材料离心铸造气缸套,以及汽车、摩托车铸铁气缸套进行硬度(HRB)、不同工况下耐磨性测试分析和显微组织观察。结果表明,颗粒增强Al-20Si-5Mg合金复合材料气缸套的平均硬度比灰铸铁气缸套的平均硬度低;随着外加载荷的增加,颗粒增强过共晶铝硅合金复合材料气缸套耐磨层中,干摩擦条件下铸态、固溶态及时效态的耐磨性能明显优于铸铁气缸套,湿摩擦条件下,在高载荷(300和400N)时,铸态、固溶态及时效态耐磨性能略优于铸铁气缸套。

铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg合金微弧氧化陶瓷层的结构与性能

采用显微硬度、XRD、SEM、极化曲线测量、DSC、TG等技术研究了铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg微弧氧化陶瓷层的相组成、形貌、硬度、耐腐蚀性、耐热冲击性和热稳定性。结果表明,该合金微弧氧化陶瓷层由致密层和疏松层组成,致密层主要为α-Al2O3相,疏松层主要为γ-Al2O3及无定型相,微弧氧化陶瓷层硬度(HV)高达2400,合金的耐蚀性显著提高,抗热冲击性和热稳定性良好。

铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg-0．5Mn合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性

通过对铸造Al-14Si-5Cu-3Ni-1Mg-0.5Mn合金微弧氧化不同厚度陶瓷层的的交流阻抗图谱和塔菲尔曲线的电化学研究,定量分析了陶瓷层的耐蚀性,并用失重法对电化学测试结果进行了进一步验证。利用扫描电镜(SEM)研究了陶瓷层表面微观结构对其耐蚀性的影响。结果表明,微弧氧化可显著提高该合金的电化学阻抗及自腐蚀电位,降低腐蚀电流。微弧氧化陶瓷层特有的微观组织结构是其耐蚀性提高的主要原因,陶瓷层的厚度也是影响其耐蚀性的一个重要因素,但厚度的增加并不一定能提高其耐蚀性。

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%。

Bi对Mg-6Al-1Sm镁合金组织和力学性能的影响

通过合金制备、微观分析和拉伸试验等方法,研究了Bi对Mg-6Al-1Sm耐热镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:在Mg-6Al-1Sm中加入适量的Bi后,细化了合金的铸态组织,同时基体中出现热稳定性较高的颗粒相Mg3Bi2。适量Bi的加入提高了合金的室温和高温力学性能,改善了合金的耐热性能。

固溶处理对Mg-8Al-1Zn-1Si-0.6Sb合金组织与力学性能的影响

采用重力铸造法制备Mg-8Al-1Zn-1Si-0.6Sb合金,研究了固溶处理对该合金组织及力学性能的影响。结果表明,铸态合金主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si、Mg Zn和Mg_3Sb_2相组成。对合金进行430℃×(8～32) h固溶处理,随保温的时间延长,Mg Zn相和β-Mg_(17)Al_(12)相固溶于α-Mg基体;粗大汉字状Mg_2Si相发生球状化;与此同时,合金的室温及高温(150℃)抗拉强度、屈服强度和伸长率逐步提高,硬度逐渐下降。铸态与固溶处理态合金的拉伸断裂形式均呈准解理脆性断裂。

稀土Sm对Al-7Si-0.3Mg合金微观组织的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热法(DSC)等研究不同含量稀土Sm对Al-7Si-0.3Mg合金微观组织的影响。结果表明:添加Sm元素之后,合金的二次枝晶间距相比基础合金的明显减小;稀土Sm可以显著细化片层状的共晶硅,Sm元素主要形成Al2Si2Sm相。从能量角度,Sm可优先与P形成SmP相,可能会抑制AlP相的形成,减弱其促进共晶硅形核的效能。随着Sm元素含量的增加,Al-Si共晶反应的过冷度逐渐增大。

形变热处理对Mg-4Al-1Si-1Gd合金组织及性能的影响

为改善Mg-Al-Si系(AS系)变形镁合金因第二相粗大、分布不均而性能较低的现状,在200℃下对挤压态Mg-4Al-1Si-1Gd合金分别进行不同时间(5 h、10 h、15 h)的等温时效和等通道挤压(ECAP)处理,并利用光学显微镜、扫描显微镜和拉伸实验分析其组织及拉伸性能。结果表明:随着等温时效时间的延长,晶粒尺寸增大,晶界处析出少量聚集的大尺寸Mg_(17)Al_(12)相,时效10 h后合金的室温拉伸性能较优,但与挤压态相比强塑性明显降低。而形变时效提供的热变形能和应变累积量促进了动态再结晶的充分进行,晶粒尺寸由挤压态的10.68μm减小至2.20μm,Mg 2Si相和Si_(3)Gd_(5)相碎化完全且分布更均匀,晶界处析出了大量颗粒状Mg_(17)Al_(12)相,基面织构明显弱化,形成了新的非基面织构组分,抗拉强度、屈服强度和延伸率与挤压态相比分别提高了11.7%、33.7%和19.9%。经计算,细晶强化对屈服强度的贡献值为42.8 MPa,Orowan强化的贡献值为4.25 MPa。

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。

Mn含量对Al-20Si-1.5Mg合金组织和性能的影响

通过MFE3光学显微镜、万能力学试验机等手段对Al-20Si-1.5Mg-xMn合金进行了研究。结果显示,添加Mn元素后,合金的晶粒先细化随后又逐渐变粗大,合金的力学性能也是随着Mn含量的增加先升高后降低。在Mn含量为0.5%时综合性能最好。

热处理对Mg-7Al-1Si-1Gd合金组织及硬度的影响

在不同的T4和T6热处理条件下,对Mg-7Al-1Si-1Gd合金的组织和硬度进行了研究。结果表明,T4(400℃×12h)固溶处理后β-Mg17Al12相几乎全部溶入α-Mg基体中,但Al2Gd相和汉字状Mg2Si相形貌几乎没有发生变化,因而合金的硬度变化很小。经400℃×12h+200℃×10h的T6处理后,β-Mg17Al12相沿晶界沉淀析出,呈层片状不连续分布,Mg2Si相由粗大汉字状变为细小的块状或棒状,合金硬度达到峰值,较铸态提高了12.45%。

球磨工艺对Al-7Si-1Mg合金半固态组织的影响

研究了不同球磨工艺参数(球磨转速、球磨时间、球料比)对Al-7Si-1Mg合金粉末球磨后的粒度、微观形貌的影响。结果表明,不同工艺球磨的Al-7Si-1Mg合金粉末半固态组织存在明显差异。通过正交试验优化并得到了最佳球磨工艺参数:球磨转数为100r/min,球磨时间为30min,球料比为5∶1。以此球磨工艺参数球磨的合金粉末,经冷压成形之后,在部分重熔的过程中可以得到细小、圆整且在液相中均匀分布α-Al晶粒的半固态组织。随着加热时间的延长,α-Al晶粒有粗化行为且尺寸不断增加。

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。

Yb和Al-Ti-B复合变质对过共晶Al-Si铸造合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针研究了不同比例的稀土Yb和Al-5Ti-B复合变质剂对过共晶Al-20Si合金显微组织与性能的影响。结果表明,Al-20Si合金中添加质量分数0.5%Yb和0.3%Al-5Ti-1B复合变质剂使得粗大的多边形状、块状和五瓣星状初生Si变质为细小块状,共晶Si由粗大的片状或针状结构变质为细小颗粒或者纤维结构,而且粗大的α-Al枝晶被细化为等轴枝晶。然而,当Al-5Ti-B变质剂含量达到0.4%时,初生Si和共晶Si出现粗化现象。力学性能测试结果表明,联合添加0.5%Yb和0.3%Al-5Ti-B后,合金的抗拉强度和延伸率分别增加了83.7%和92.1%。