重力/离心铸造工艺制备Al-9Ni-19Si复合材料组织与性能的对比研究

采用重力铸造和离心铸造方法分别制备了Al-9Ni-19Si复合材料铸件。观察了两种铸造工艺成形铸件的微观组织特征,测试了铸件的硬度及耐磨性能。结果表明：重力铸造Al-9Ni-19Si铸件中,初生Al3Ni/Si颗粒在整体上呈现随机分布的状态;而离心铸造Al-9Ni-19Si铸件形成了3层组织,即聚集有大量初生Al3Ni/Si颗粒的外层,含有较多的初生Si/Al3Ni颗粒的内层以及不含颗粒的中间层。重力铸造铸件的初生Al3Ni/Si颗粒体积分数为19.8%~32.0%,硬度值为44~51HRB,其耐磨体积损失量为19.78 mm3;而离心铸造筒状零件外层的初生Al3Ni/Si颗粒体积分数最高可达41%,硬度值为52.5~72.0 HRB,外层的耐磨体积量为11.96 mm3。离心铸造Al-9Ni-19Si铸件获得了具有高颗粒体积分数的初生Al3Ni/Si,增强了复合材料,其硬度及耐磨性能优于重力铸造铸件。

不同工艺参数对离心铸造Al-9Ni-15Si复合材料组织与性能的影响

采用离心铸造方法在不同工艺条件下制备Al-9Ni-15Si复合材料筒状零件,研究不同工艺成形铸件沿径向方向和垂直于轴向方向的微观组织特征,测试不同工艺成形铸件的硬度及耐磨性能。结果表明:A1-9Ni-15Si复合材料铸件形成了外层聚集了大量自生初生Al_3Ni/Si颗粒、内层含有较多的初生Si/Al_3Ni颗粒以及中间层不含颗粒的3层组织。随着浇注温度和模具温度的升高,铸件外、内层颗粒的体积分数逐渐增加,其硬度值逐渐增大,而体积磨损量逐渐减少。在离心场中,Al_3Ni的离心运动和Si的向心漂移是形成Al-9Ni-15Si复合材料3层组织的主要原因;而浇注温度和模具温度越高,合金的凝固时间越长,越有利于形成高体积分数的颗粒偏聚区,从而提高复合材料的力学性能。