低过热度浇注弱电磁搅拌对半固态Al-30Si组织的影响

对低过热度浇注弱电磁搅拌制备Al-30Si过共晶合金半固态浆料过程中浇注温度、搅拌功率、搅拌时间等工艺参数与浆料组织间的影响规律进行了研究。结果表明,低过热度浇注弱电磁搅拌技术可以制备较理想的半固态Al-30Si合金浆料。与常规铸造相比,初生Si最小晶粒尺寸由16μm减小到了7μm,最大晶粒尺寸由296μm减小到了23μm,平均晶粒尺寸由138.80μm减小到了11.49μm;初生Si的分布更加均匀,形状更加圆整;浇注温度、搅拌功率和搅拌时间主要影响初生Si形貌、分布和尺寸变化。

碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织与性能的影响

采用真空热压烧结法制备SiC颗粒体积分数分别为20%、25%和30%的SiCp/Al-30Si复合材料。利用扫描电镜对复合材料的微观组织进行表征,并检测其力学性能及物理性能,运用Turner、Kerner理论模型对材料的热膨胀系数进行计算,分析碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织及性能的影响。研究结果表明:随SiC含量的增加,复合材料的组织中会出现SiC颗粒的团聚,使材料的致密度及抗拉强度下降,在50～100℃之间的热膨胀系数降低,其平均值与Kerner模型计算值很接近。

低过热度浇注弱电磁搅拌下半固态Al-30Si合金凝固特性分析

在凝固理论框架下充分揭示搅拌作用下合金凝固及颗粒形核和生长规律,对深入理解电磁搅拌条件下合金凝固组织形态演化过程具有重要意义。从搅拌对合金熔体运动状态的影响、低过热度浇注、弱电磁搅拌对形核的影响等角度对Al-30Si合金的凝固过程进行了理论分析。分析结果表明,搅拌时液态熔体的切向速度分量占主导地位,轴向和径向分量与切向分量相比很小,可视为零;在低过热度浇注、弱电磁搅拌过程中,低过热度浇注直接导致形核率大幅增加、电磁搅拌间接导致形核率急剧增加。

高能超声场下熔体原位反应制备TiB_2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能(英文)

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。

电磁搅拌制备半固态Al-30Si浆料及其性能研究

采用低过热度弱电磁搅拌方法制备了Al-30Si半固态浆料,分析了浇注温度、搅拌功率、搅拌时间等参数对试样硬度、耐磨性能和热稳定性能的影响。研究结果表明,低过热度浇注弱电磁搅拌方法可提高Al-30Si浆料的综合使用性能,与常规铸造相比,布氏硬度提高了74.95%,磨损量减小了近1个数量级,在20～300℃有效温度范围内的热膨胀系数减小了22.16%;浇注温度、搅拌功率、搅拌时间对半固态浆料试样性能有影响,浇注温度的影响最为明显,搅拌功率和搅拌时间的影响相对较小。

电磁搅拌工艺参数对半固态Al-30Si合金组织影响

低过热度浇注弱电磁搅拌技术集中了低过热度浇注与电磁搅拌技术优势,是一种新型、经济的半固态浆料制备技术。采用低过热度浇注弱电磁搅拌技术制备了Al-30Si过共晶合金半固态浆料,对浇注温度、搅拌功率、搅拌时间等工艺参数对浆料组织的影响规律进行了研究。

时效Al-30Si微晶合金的组织演变及性能

利用单辊旋转甩带法制备快速凝固过共晶Al-30Si合金条带,对其进行不同温度下时效4 h和550℃下保温不同时间的时效处理,测定其硬度及耐磨性,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及XRD技术对试验合金的微观组织进行表征,研究快速凝固合金时效处理后组织演变及性能。结果表明,快速凝固Al-30Si合金形成了微小初晶Si+纳米级颗粒状共晶硅弥散分布在α(Al)过饱和固溶体基体的复合组织;时效处理过程中,过饱和固溶的Si元素逐渐脱溶析出,以球状或依附于粒状共晶硅而析出生长;时效初期或时效温度较低时,初生硅发生缩颈、熔断、钝化,并逐渐粒化;随时效温度升高,硅相受扩散控制逐渐粗化长大,时效后期或时效温度达到550℃时,硅相逐渐以颗粒搭接和棱角小面特征长大,形态恶化。时效合金组织中硅相体积分数计算结果与定量金相测定结果基本一致。时效合金的显微硬度和耐磨性随时效温度的升高逐渐降低,室温润滑条件下的磨损机制主要为磨粒磨损。

工艺参数对触变压铸Al-30Si组织和性能的影响

研究了等温处理工艺和压射速度对触变压铸Al-30Si合金(加入1%的磷盐变质处理)组织和力学性能的影响。结果表明,触变压铸组织和常规铸锭组织相比,初生Si的形貌更加圆整,针状的共晶Si消失,而α-Al的的枝晶被打碎,以弥散的颗粒状分布;在固相率较高时,部分α-Al未熔化,以固相保留下来,形态为球状或近球状。常温下的抗拉强度在620℃保温100min和120min时,都随压射速度的增加呈现出先增大后减小的趋势,前者的最大值出现在6m/s,为226MPa;而后者的最大值出现在4m/s,为230MPa。在630℃保温120min时,抗拉强度随压射速度的增加而逐渐减小。

浇注温度和压射速度对Al-30Si压铸组织和力学性能的影响

研究液态压铸过程中浇注温度和压射速度对Al-30Si压铸组织和力学性能的影响。结果表明,随着浇注温度的升高,Al-30Si压铸组织中的初生硅尺寸在不断减小。温度从780℃升高到820℃时,初生硅的尺寸出现了大幅度的减小,温度再升高则变化不明显;同时,抗拉强度随温度的变化也表现出同样的趋势。而压射速度对Al-30Si液态压铸组织的影响要比浇注温度的影响小得多。初生硅的尺寸随压射速度的增加有减小的趋势,但减小的幅度不大。当压射速度为8m/s时,压铸组织出现了明显的气孔、缩孔等缺陷。随着压射速度的增加,其抗拉强度呈现出了先增大后减小的趋势,最大值217N/mm2出现在压射速度为4m/s时。

电磁搅拌制备半固态Al-30Si浆料及其性能

以自制的高硅含量过共晶Al-30Si为研究材料,采用低过热度浇注弱电磁搅拌这种新型半固态浆料制备技术制得了相应的半固态试样。重点研究了各制备参数对试样硬度、磨损性能和热稳定性能的影响,以期为该新型半固态制备技术的应用和Al-30Si材料的深度开发提供指导。

电磁搅拌下半固态Al-30Si合金凝固特性分析

低过热度弱电磁搅拌作用下合金熔体的凝固特性与常规铸造有着明显不同。在凝固理论框架下充分揭示搅拌作用下合金凝固揭示颗粒形核和生长规律,对深入理解搅拌条件下合金凝固组织形态演化过程具有重要意义。从搅拌对合金熔体运动状态的影响、低过热度浇注弱电磁搅拌对形核的影响及搅拌对型壁枝晶组织形成的抑制等角度对Al-30Si合金的凝固过程进行了分析,以期为系统建立低过热度弱电磁搅拌半固态过共晶铝硅合金凝固理论奠定基础。

磷盐复合变质和试棒尺寸对Al-30Si铸态组织的影响

试验研究了磷盐复合变质和试棒尺寸对Al-30Si铸态组织的影响。结果表明:磷盐的加入使合金组织中的初生硅和共晶组织都得到了细化,并随着磷盐加入量的增加,初生硅的尺寸逐渐减小;当加入量达到1%时初生硅的尺寸最小,从原来的200μm减小到30μm以下,再增加磷盐的加入量初生硅的尺寸变化不大,反而气孔缺陷增多。尴15mm的试棒由于尺寸较小,心部和外部的组织变化不大;尴75mm的试棒的组织,从外部到心部初生硅的尺寸渐渐增加,从40μm增加到60μm,且αAl的数量增多。

SiC颗粒表面处理对SiC_P/Al-30Si复合材料组织及性能的影响

采用HCl酸洗的表面处理工艺对α-SiC颗粒进行处理,利用真空热压法制备以SiC为增强体的铝硅基复合材料,研究了表面处理态与原始态的SiC对该复合材料微观组织、抗拉强度的影响。结果表明,经表面处理的SiC增强铝硅复合材料界面结合良好,空洞减少,界面结合强度增强,该复合材料抗拉强度明显提高。

Sr、B、Zr复合变质对Al-30Si组织和性能的影响

常规铸造的过共晶铝硅合金中初生硅粗大,共晶硅呈针片状,α塑性相不多。复合变质可以在一定程度上解决这些问题,但各类变质剂的变质效果不一。本文通过正交试验研究了Sr-B-Zr联合细化变质对Al-30Si合金的显微组织、硬度及抗拉强度的影响。结果表明,该联合变质剂能细化初生硅和共晶硅,使α相大量增多。影响合金抗拉强度的主要因素为Zr,最佳变质剂组合为0.06%Sr、0.03%B、0.06%Zr,合金抗拉强度可提高49.98%。影响合金硬度的主要因素为B,最佳变质剂组合为0.01%Sr、0.01%B、0.01%Zr,合金硬度可增加2倍。

Sr、B和RE复合变质对Al-30Si合金组织和性能的影响

研究Sr、B和RE复合变质对Al-30Si合金组织与性能的影响。结果表明,细化变质处理后的合金组织形貌发生了显著变化,α(Al)相枝晶群消失,转变为等轴晶或柱状晶;初晶硅颗粒细化,棱角钝化;针状的共晶硅变成短杆状或颗粒状,分布均匀。合金抗拉强度提高55%,伸长率增加约66%,硬度略有增加。当RE含量为0.5%～0.8%时,合金表现出较好的综合力学性能。

Al-30Si合金的固液混合铸造

研究了Al-30Si合金的固液混合铸造。结果表明,采用该工艺制备的Al-30Si合金组织细小,合金力学性能明显优于传统铸造和半固态加工合金,并且解决了传统铸造Al-30Si合金铸件难以热加工的问题。在本工艺条件下,当粉末添加量与合金熔体质量比为1时,Al-30Si合金中的初晶硅粒径可控制在30μm以下;材料的室温力学性能为:σb=129MPa,σ0.2=112MPa,δ=1.4％。

等温处理工艺对触变压铸Al-30Si合金组织和力学性能的影响

研究了等温处理工艺对触变压铸Al-30Si合金(加入1wt%的磷盐变质处理)组织和力学性能的影响。结果表明,触变压铸组织中,初生硅的形貌较为圆整,针状的共晶硅消失。在高压下快速冷却,αAl来不及长大,颗粒大小分布是弥散的;在固相率较高共晶组织未全部熔化时,组织中的αAl以固相保留,形态为球状或近球状。在620℃,抗拉强度随保温时间的延长而增加。保温时间从80min增加到120min时抗拉强度从206MPa增大到220MPa,布氏硬度从92HB减小到84HB;在同一保温时间(100min)时,保温温度升高,抗拉强度先增大后减小,最大值为213MPa(620℃)。保温时间的增加或保温温度的升高,布氏硬度都呈现出减小的趋势。

Sr+B+RE联合细化变质对Al-30Si合金热处理性能的影响

通过正交试验、金相实验和硬度实验研究了Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的固溶温度、保温时间对合金显微组织及硬度的影响,得出了Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的最佳热处理工艺参数。结果表明,固溶温度与保温时间对合金显微组织与硬度均有影响。当保温时间一定时,随着固溶温度的升高,初晶硅溶入基体越来越充分,被基体分割的效果越来越明显,共晶组织变得粗大,圆整度变高,合金硬度提高。当固溶温度一定时,随着保温时间的延长,初晶硅溶入基体越来越充分,被基体分割的效果越来越明显,共晶组织变得粗大,圆整度变高,合金硬度提高,当温度达到540℃时,保温时间的延长使共晶组织圆整度变差,合金的硬度反而下降,固溶温度为540℃、保温时间为7h时硬度最高。Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的最佳热处理工艺参数为540℃×7h。

选区激光熔融Al-30Si合金的微观组织和性能

用选区激光熔融技术(SLM)制备Al-30Si合金,研究了去应力退火后样品的显微组织、力学性能和热物理性能。结果表明:SLM成形的Al-30Si合金样品经300℃/6 h退火后其室温抗拉强度为254±3 MPa,比铸态加工的Al-30Si合金的抗拉强度提高53.5%,硬度为176.89±8.5HV、比刚度为35.18 m^(2)/s^(2)。SLM成形样品温度为-100℃~200℃时的热膨胀系数为13.8×10^(-6)/℃~16.3×10^(-6)/℃,平均热导率为70.52 W·m^(-1)·K^(-1)。快速冷却的特性能够细化SLM成形样品的初晶Si颗粒,使成形Al-30Si合金具有较好的综合性能,其高比刚度和较低的热膨胀系数有望使服役于特殊环境的光机结构件保持高度的尺寸稳定性。

Influence of high energy ball milling on Al-30Si powder and ceramic particulate

The influence of high energy ball milling on Al 30Si powder and ceramic particulate SiC was studied by means of SEM, XRD and DSC. The results show that Al 30Si powder and their microstructure are obviously refined after high energy ball milling process. The alloy powder and SiC p stick closely to each other without interfacial reaction. DSC results detect no reaction but relaxation of the samples. So high energy ball milling can be used as an effective method for ceramic particulate pre treatment in the fabrication of MMC.