基于正交试验的高强度近共晶Al-11.6Si-3Cu合金优化设计

通过设计一组L9(34)正交试验,对添加不同含量金属元素的合金组织与力学性能进行分析对比,优化出高强度近共晶Al-11.6Si-3Cu合金的最佳成分配比。试验结果表明:经直观分析得出最佳的工艺参数为A2B1C3D3。即Mg的加入量为0.3%,Zn的加入量为0.4%,Sb的加入量为0.3%,Ti的加入量为0.25%。通过方差分析可得出:因素D(Ti加入量)作用为显著,A、B、C(分别为Mg、Zn、Sb加入量)因素有一定影响作用,各因素对抗拉强度的影响程度为D>A>C>B;经A2B1C3D3工艺处理后,合金的抗拉强度达到304.9 MPa。

近共晶Al-11.6Si-3Cu合金组织与性能研究

在近共晶Al-11.6Si-3Cu合金中,加入Mg、Zn进行合金化处理以及Ti、Sb进行变质处理,研究T6热处理工艺对合金组织与性能的影响。结果表明,经合金化和变质处理后,近共晶Al-11.6Si-3Cu合金中共晶硅相由粗针状转变为细小纤维状,Al_2Cu相变化不明显;Al-11.6Si-3Cu合金T6热处理的最佳工艺为525℃固溶8 h,50~60℃水冷,175℃时效8 h,空冷。经T6热处理后,共晶硅相边角钝化变圆,由细小纤维状转变为短棒状或椭圆状。合金抗拉强度和硬度分别为435 MPa和138 HB。

硅对Zn-40Al-2.5Cu合金性能的影响

采用螺旋形流动性试验、尺寸稳定性试验、磨损性试验等方法,研究了硅含量对Zn-40Al-2.5Cu合金的流动性、尺寸稳定性及耐磨性能的影响规律。结果表明:随着硅含量的增加,Zn-40Al-2.5Cu合金的流动性和密度逐渐减小,尺寸稳定性逐渐增大,硅含量为4.5wt%时合金具有最好的耐磨性能。

高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金均匀化退火制度研究

研究了不同单级均匀化退火制度对高合金化Al-8Zn-2Mg-2Cu合金组织的影响。通过对第二相及共晶组织的演化规律分析获得了合金较为理想的单级均匀化退火制度。组织分析发现,Al-8Zn-2Mg-2Cu合金中第二相主要为片层状的T(AlZnMgCu)相,以及片层间与T(AlZnMgCu)相共生的Al_(2)CuMg相,过烧温度为476℃。在465、470、475℃三种温度下开展的单级均匀化退火处理研究结果表明,在过烧温度下进行单级均匀化退火处理很难将共晶组织完全消除。本研究确定的较为理想的均匀化退火制度为475℃96 h,在此制度下的第二相残留数量最少、形貌圆滑,且共晶组织体积分数最低为0.5%。

新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu合金的均匀化工艺

采用差热分析仪(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜观察(TEM)、布氏硬度测试等方法研究了一种新型Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金在单、双级均匀化过程的组织性能演变。结果表明:Al-6Zn-2.5Mg-0.6Cu(mass%)合金铸锭组织中存在着严重的枝晶偏析,由ɑ(Al)和T(Al-Mg-Zn-Cu)四元相组成的非平衡共晶相沿晶界呈连续链状分布;合金经470℃×24 h均匀化处理过后,铸锭晶界得到了明显的净化,晶界上原本大量存在的非平衡共晶相回溶入基体中;铸锭先在250℃×4C h下进行均匀化预处理有利于获得尺寸细小、均匀分布的含Mn、Cr析出相,提高合金的布氏硬度值,确定该新型合金铸锭的最优均匀化工艺为250℃×4 h+470℃×24 h。

Cu对高压凝固Mg-9Al-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了常压及2 GPa级高压作用下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金微观组织和力学性能。结果表明:常压下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金铸态组织由等轴晶α-Mg、连成网状分布在枝晶间"骨骼状"的β-Mg17Al12共晶相和枝晶间富铝而形成的白色层片状中间相β-Mg17Al12以及极少量的Al6CuMg4相组成,平均晶粒尺寸为192μm。在2 GPa高压凝固后,微观组织由等轴晶α-Mg、呈颗粒状或长岛状断续分布在枝晶间的β-Mg17Al12共晶相以及少量的Al6CuMg4相组成,平均晶粒尺寸仅为23μm,Al在基体中的固溶量高达5.81%;该合金的室温压断最大抗力为475 MPa,断面膨胀率为31%,比常压下的铸造合金分别提高53%和38%。其凝固组织细化、颗粒状或岛状共晶相β-Mg17Al12的弥散强化以及Al在基体中的固溶强化是其强度提升的主要机制,而组织细化和晶间第二相形态的改变是其塑性提升的主要原因。

激光功率对激光沉积Al-40%Si合金组织和性能的影响

采用激光沉积法制备了Al-40%Si合金。利用光学显微镜以及Image J金相分析软件,对过共晶Al-Si合金的组织进行了观察。采用维氏显微硬度计测量了合金的显微硬度,研究了激光功率对Al-40%Si合金组织和性能的影响。结果表明:相比铸造Al-Si合金,激光沉积Al-Si合金的初晶硅尺寸和形状得到了明显改善,粗大的长条块状初晶Si转变为细小颗粒状并均匀分布在基体α-Al中。随着激光功率的增大,初晶Si尺寸先减小后增大,显微硬度具有最大值,当激光功率为1000 W时,初晶Si尺寸最小,约为5μm,显微硬度达到最高值168.21 HV。

Al-40Cu合金定向凝固铸锭的宏观偏析研究

通过Al-40Cu过共晶合金在10μm/s的凝固速率下定向凝固,得到了4mm×120mm铸锭。采用光学显微镜、成分分析等手段研究了定向凝固铸锭不同部位的凝固组织、宏观偏析等。结果表明,Al-40Cu合金在10μm/s的定向凝固速率下,铸锭沿生长方向存在凝固组织从有大量初生Al2Cu相到初生Al2Cu相消失转变。这是因为合金中液相的流动造成了Cu元素轴向宏观偏析,利用Scheil方程和BH模型进行了理论计算,试验结果与理论值基本一致。

分级热处理对Zn-40Al-4Cu合金组织和性能的影响

研究了分级热处理工艺对Zn-40Al-4Cu合金组织和耐磨性的影响。结果表明,分级热处理工艺能改善合金微观组织及成分均匀性,使α枝晶转变为块状,α+η共析体由片层状转变为颗粒状,ε相尺寸减小,形状变得圆整,大大增加了Zn-40Al-4Cu合金的硬度,减小摩擦因数,降低磨损量。