孔隙和α-Al(Fe/Mn)Si相对高压压铸Al-7Si-0.2Mg合金塑性的影响

采用高压压铸工艺制备两批次不同尺寸的Al-7Si-0.2Mg(质量分数,%)合金,获得显微组织和孔隙非均匀分布的薄壁铸件,并对比研究孔隙和显微组织对铸态合金塑性的影响。结果表明:不同铸件和不同位置样品的伸长率有较大波动(9.7%~17.9%)。当合金存在大面积孔隙时,有效承载面积减小导致由孔隙产生的应力集中使合金伸长率显著降低。当合金只存在小面积孔隙时,塑性变形过程中合金中的α-Al(Fe/Mn)Si相先于共晶硅相发生脆性断裂,α-Al(Fe/Mn)Si相的数量密度对伸长率的波动起主导作用,具有高数量密度α-Al(Fe/Mn)Si相试样的伸长率显著降低。此外,局部较高的冷却速率导致铸件α-Al(Fe/Mn)Si相数量密度的增加。

Al-4.1Cu-1.4Mg合金均匀化退火工艺研究

半连续水冷铸造的Al-4.1Cu-1.4Mg合金出现枝晶偏析。采用光学显微镜、扫描电镜、差热分析等手段研究工业化生产条件下合适的均匀化退火制度。研究结果表明:适宜于工业化生产的均匀化退火制度为(490±5)℃20 h。按该制度均匀化退火后Al-4.1Cu-1.4Mg合金枝晶偏析消除,弥散相分布也趋于均匀,铸造应力下降,加工性能良好。

固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能的影响

对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20℃、-20℃和-60℃的拉伸试验,研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响,并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,合金在20℃、-20℃和-60℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势,在固溶时间为10 h时取得最大值。随着固溶时间的延长,合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小,在固溶时间为10 h时,合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状,继续延长固溶时间至15 h时,Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低,Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势,较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相,但是相对而言,固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小,且断口以小解理平面和韧窝为主,韧性相对未固溶时更好。

热处理时间对Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金力学性能和组织的影响

首先对新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金进行了不同时间的530℃固溶处理及不同时间的165℃人工时效处理,随后进行不同时间的自然时效处理。采用电子万能试验机和扫描电镜研究了不同工艺处理后合金的力学性能和微观组织。结果表明:新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金经530℃固溶处理8 h及165℃人工时效3 h后,其抗拉强度可达387.72 MPa,屈服强度达245.54 MPa,断后伸长率为9.8%;经15、75和135天自然时效后,合金的抗拉强度分别为422.97、390.09和387.72 MPa,断后伸长率分别为5.03%、8.4%和9.8%。可以看出随着自然时效时间增加合金的抗拉强度降低、断后伸长率升高,最终趋于稳定;热处理后合金内存在3种第二相组织,其中亮银色θ(Al_(2)Cu)相在晶界处粗大析出会导致合金的抗拉强度下降,暗灰色Al_(3)Ti相易聚集,聚集后的粗大Al_(3)Ti相会导致合金的变形能力下降。

过渡元素Mn、Cr、Zr对Al-7Si-0.35Mg铸造合金组织和力学性能的影响

本试验主要研究微量过渡元素Mn、Cr、Zr对Al-7Si-0.35Mg铸造合金组织和力学性能影响.根据相图和"污泥"形成的条件,初步确定过渡族元素的添加量.采用Jmat Pro模拟不同成分合金的凝固过程,并与实际凝固组织进行对比.结果表明,添加Mn、Cr基本消除了针状β-Al_(5)FeSi相,将该相转变为汉字状α-Al(Fe,Mn,Cr)Si相;添加Zr元素不改变初生Fe相的类型和形貌,使合金中出现少量针状Al-Si-Zr-Ti相,对合金的塑性产生不利的影响;Mn、Cr、Zr单独或组合添加后,对合金的共晶区和共晶硅面积分数基本没有影响;Mn、Cr复合添加和Mn、Cr、Zr复合添加可以使合金获得良好的力学性能.

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。

高压凝固对Al-Mg合金枝晶形态的影响

利用OLYMPUS光学显微镜研究了高压凝固对Al-9·6Mg合金枝晶形态的影响。结果表明,与常压下典型的破碎的粗大枝晶组织相比,高压凝固条件下,枝晶臂较完整,二次枝晶间距减小,并且大部分一次枝晶臂增长。从高压对成分过冷和热过冷的影响及溶质扩散角度探讨了枝晶形态的变化机理。高压这种极端凝固条件为改变合金的组织形态提供了一种新途径。

冷轧变形对建筑用Al-Si-Mg合金板材组织与性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、硬度测试、拉伸试验等研究了0~75%不同变形量冷轧的Al-1.2Si-0.5Mg合金的微观组织与力学性能。结果表明:随着冷轧变形量的增加,Al-1.2Si-0.5Mg合金晶粒沿轧制方向被逐渐拉长,析出相尺寸逐渐减小,数量逐渐增加。冷轧变形量达到75%时,合金晶粒被完全破碎。随着冷轧变形量的增加,Al-1.2Si-0.5Mg合金的硬度、强度逐渐提高,塑性逐渐下降。75%冷轧的Al-1.2Si-0.5Mg合金的硬度和强度均达到峰值,其硬度、抗拉强度和屈服强度分别为118.3 HV、336.4 MPa和264.5 MPa,其伸长率为17.1%。

热终轧工艺对Al-4.8Mg合金组织性能的影响

本文采用室温拉伸、弯曲试验、晶间腐蚀试验、光学显微镜、扫描电镜与透射电镜等分析手段,研究了热终轧工艺参数对Al-4.8Mg合金组织性能的影响。研究结果表明:当终轧工艺由低温低速向高温高速转变时,材料力学强度下降,而成形性能与抗晶间腐蚀性能提升;当材料金相组织由纤维状向细小再结晶晶粒转变时,通过扫描电镜观察到第二相特征差别不大,但透射电镜观察到位错密度明显下降。

微量稀土Er对Al-5Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法,制备含不同量稀土元素Er的Al-5Mg合金。利用拉伸力学性能测试、OM、XRD、SEM、TEM及EDS分析等分析测试手段,研究微量Er对Al-5Mg合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:Er可以明显提高Al-5Mg合金的强度,添加0.4%Er(质量分数)的Al-5Mg合金的冷轧态屈服强度(σ0.2)提高了81MPa,而延伸率变化不大;Er的加入还能减少Al-5Mg合金的枝晶偏析,并可显著细化合金的晶粒组织;Er对晶粒的细化机理与其添加量有关,当Er含量较低时,符合传统的稀土细化机理;当Er含量较高时,由于在熔体中形成了初生Al3Er质点,在结晶形核时可以作为非均质形核核心,从而可显著细化晶粒组织;Er对合金的强化效应主要来自于晶粒细化及在晶内形成的细小二次Al3Er质点。根据实验结果可知,添加0.4%Er可使合金具有较为优异的综合性能。

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，加入少量的Sb（0．25％～0．75％）能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α（Mg）基体组织，并在合金中形成Mg1Sb2相，提高合金的力学性能：当Sb含量为0．25％时，Mg2Si颗粒显著细化；当Sb含量为0．75％时，α（Mg）基体组织的细化效果最佳，形成了细小、均匀的α（Mg）等轴晶组织，此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值；当Sb含量大于0．75％时，Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化，导致材料力学性能迅速下降。

Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中Mg_2Si相颗粒的球状化

实验研究了Mg-4Al-2Si合金固溶处理过程中汉字状Mg2Si相颗粒的球化现象及其工艺参数对球化的影响。结果发现:Si沿Mg/Mg2Si界面扩散,使粗大的汉字状Mg2Si颗粒发生部分溶断,并依靠自发球化的趋势通过向未溶的粒状Mg2Si扩散聚集完成球化;最佳球化工艺为420℃保温16h。

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压制备细晶Mg-4Al-2Si合金,采用OM、XRD和SEM分析合金组织,在150℃和1.33×10-3s-1初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12、共晶型汉字状Mg2Si和少量初生块状Mg2Si组成。经过8道次往复挤压后,α-Mg和Mg2Si颗粒的尺寸分别为2.1和1.3μm,高温抗拉强度、屈服强度、伸长率和拉伸强度保持率分别为250MPa、197MPa、62%和88%。优良的高温性能归因于细小的基体组织和稳定的Mg2Si颗粒对晶界的有效钉扎作用。

均匀化退火对Al-1Mn-1Mg合金中析出相形态的影响

用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDAX)和差热分析(DTA)等技术探讨均匀化退火的主要工艺参数对经高效熔体处理的Al1Mn1Mg合金中析出相形态的影响。结果表明:在加热温度为400～600℃,保温时间为6～24h的均匀化退火工艺内,随温度的升高或保温时间的延长,晶界处析出相逐渐球化,主要为Al(Fe,Mn,Si,RE)复合相;晶内析出相的弥散度提高,依组成元素及含量不同而呈现短杆、方块、椭球、球状及菱形等多种形态;继续升高温度或延长保温时间,晶界处析出相均有粗化趋势;450～500℃下保温12～15h后,晶界处析出相的球化效果明显,晶内析出相弥散程度高,基本消除了铸锭中的偏析现象。

均匀化退火对Al-1Mn-1Mg合金高温压缩流变应力的影响

采用热模拟试验机研究了均匀化退火对经高效铝熔体综合处理的Al-1Mn-1Mg合金高温变形等温压缩流变应力的影响（变形温度573～773K、应变速率0.01～10.0s^-1）。结果表明：该合金在均匀化退火前后均易发生动态软化并最终进入稳态流变阶段,属负温度敏感性和正应变速率敏感性材料;在T=673K、ε^·≥10.0s^-1的热变形条件下,均发生了不连续动态再结晶;均匀化退火降低了铸态合金的流变应力,高温低速大应变量的热变形减弱了均匀化退火对热变形流变应力的影响,流变应力水平趋于一致;在变形温度范围内,均匀化退火可促进该合金发生动态软化,增强热变形能力,但随着均匀化温度的提高,动态软化趋势减弱。经723K×12h均匀化退火后,Al-1Mn-1Mg合金具有较低的热变形激活能（197.28 kJ·mol^-1）,易进行热变形。

铸造Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,结合显微组织观察方法对Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度进行了研究。结果表明:非平衡凝固Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金在505℃左右发生共晶组织转变,而平衡凝固合金在520℃附近发生共晶转变;500℃、3h的初始固溶处理可使铸态合金中的低熔点共晶物完全溶入铝基体,此时合金的熔点为540℃。

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。

人工时效与自然时效对Al-7Si-0.6Mg铝合金组织与力学性能的影响

研究了人工与自然双重阶段时效对铸造Al-7Si-0.6Mg合金的力学性能影响。试验结果表明:Al-7Si-0.6Mg合金经535℃×10 h(固溶)+水淬+165℃×1 h(人工时效)+24 h(自然时效)+165℃×5 h(人工时效)热处理工艺后,其抗拉强度321 MPa、伸长率12%,相对T6热处理工艺试样其抗拉强度及伸长率分别提高了7.7%和140%;其室温拉伸断口中存在大量的等轴韧窝,尺寸细小且分布均匀,属于韧性断裂方式;人工与自然双重阶段时效对Al-7Si-0.6Mg力学性能提高的机制主要是共晶硅的球粒化与分布、Mg2Si沉淀强化、析出相Si相与位错间的交互作用。

Al-5Mg合金半固态工艺研究

利用振动斜坡法制备了Al-5Mg合金半固态坯料。研究了振动电压、斜坡长度、浇注温度和冷却方式对合金半固态组织的影响。结果表明,这些工艺参数对合金微观组织都有不同程度的影响;680℃时,50 V、40 cm、水冷浇注的Al-5Mg合金组织为均匀和圆整的近球形等轴晶半固态组织,晶粒平均等积圆直径为57.5μm,晶粒形状因子为0.63。

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。