磷变质对Al-50Si复合材料微观组织和性能的影响

用熔铸法制备Al-50Si复合材料,加入Al-3P中间合金对熔体进行变质处理,研究P元素对Al-50Si复合材料微观组织和性能的影响,并且采用晶粒统计、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等仪器和方法研究P元素对Al-50Si复合材料中初晶硅的变质机理。结果表明:一定的P含量对Al-50Si复合材料中的初晶硅和共晶硅的凝固形态均有显著的变质作用, P的加入量为0.5%时,变质效果最佳,初晶硅的平均尺寸减小到40μm,形貌由粗大的板条状转变为细小均匀的多角块状,共晶硅由粗大的针状变为短杆状;P对初晶硅的作用机理是在熔体中形成了大量的AlP粒子,作为初晶硅的异质晶核极大地提高了初晶硅的形核率,使其细化并均匀分布;P变质使Al-50Si复合材料的抗弯强度得到显著提高,达到206.27 MPa,同时,Al-50Si复合材料的导热性能也大幅上升,热导率达到131.25 W/(m·K),热膨胀系数没有发生明显改变。

铸轧速度及镁含量对Al-50Si-xMg合金组织与性能的影响

采用立式双辊铸轧(VTRC)工艺通过不同的铸轧速度制备了不同镁含量[w(Mg)分别为0、5%、10%]的Al-50Si-xMg合金,同时对所制备合金的微观组织和相组成进行了系统分析,并就初晶Si的中心偏聚以及板材的开裂、分层现象进行了详细的阐述.结果表明:当铸轧速度大于5 m/min时,合金中的初晶Si细小且分布均匀,并且Mg元素的加入会使合金的组织和性能得到进一步改善;但当铸轧速度为2 m/min时,板材心部将会出现由初晶Si的中心偏聚引起的开裂分层现象;当铸轧速度为30 m/min,w(Mg)=10%时,Al-50Si-xMg合金中初晶Si的尺寸能从16.4μm减小到7.0μm,此时合金的硬度达到最大值384 HV.

铸造工艺对Al-50Si合金缺陷及热物理性能的影响

采用高频感应炉熔炼制备Al-50Si合金,通过金相、热物理性能、SEM和能谱分析仪对不同参数下得到的Al-50Si合金缺陷和热物理性能进行测试分析。结果表明,当熔炼频率为930 Hz,用4 g C_2Cl_6精炼剂精炼一次时铸态宏观样貌较好。随着温度的升高,气体的溶解度变小,气体更容易从金属液中逸出所以930 Hz熔炼时效果较好;随着精炼次数和精炼剂单次用量的增加,气孔有逐渐变大的趋势。这是因为精炼时金属液剧烈翻腾不但会卷入新的气体,还可能会使金属液中的气孔逐渐聚集所以气孔会逐渐变大。铸造气孔的存在降低了材料的热导率,同时气孔的增加也使得材料的线膨胀系数变大。

热管理用快速凝固Al−50Si−Cu(Mg)合金的力学和热物理性能

通过加入Cu或Mg合金元素提高高硅铝合金的力学性能。结果表明,加入1%Cu或1%Mg(质量分数)可分别将抗拉强度提高27.2%和24.5%,这是由于快速凝固(气体雾化)粉末在热压烧结过程中,Al基体中形成均匀分散的细小颗粒(Al2Cu和Mg2Si第二相)。添加Cu或Mg仅降低Al−50Si合金的热导率7.3%和6.8%。因此,通过添加1%Cu(Mg),可以在保持Al−50Si合金优异热物理性能的同时提高其强度。