Mg含量对Al-9Si-xMg合金组织和性能的影响

采用水冷铜模浇铸不同Mg含量的Al-9Si-xMg合金试样,通过室温拉伸、激光散射法测试合金试样力学性能和热传导性能,结合OM/SEM结果分析Mg含量对Al-9Si-xMg合金铸态组织和性能的影响。结果表明:Al-9Si-xMg合金铸态组织由初生α-Al和共晶硅组成,Mg能改善合金共晶硅相组织均匀性,当w(Mg)=0.4%~0.71%时,共晶硅的平均长度从68μm左右降低到61μm左右;共晶硅相组织均匀性得到提升,这种硅相的组织结构有利于自由电子在初生α-Al和共晶硅之间自由运动,合金热导率下降幅度趋于平缓。在较快冷却速率条件下,Mg全部以固溶形式进入Al基体,提高初生α-Al的强度。

V合金化对Al-9Si合金凝固组织与力学性能的影响

研究了V合金化对Al-9Si合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-9Si合金中添加V,析出化合物Si_(2)V,而无AlV化合物析出,V对初生α-Al的析出温度无明显影响。随着V量增加,Al-9Si合金的初生α-Al的形核温度和形核过冷度同步增加,0.4%V(质量分数)使形核温度由未添加V的607.5℃上升至612.6℃,过冷度由24℃增加至27.1℃;继续增加V量,形核温度略有升高,但形核过冷度略有减小。V添加使Al-9Si合金初生α-Al晶粒形态由枝晶向等轴晶转变,Al-9Si-0.4V合金的α-Al晶粒尺寸由Al-9Si的593μm细化至302μm。V对共晶Si无变质作用,但V能使针状β-Al_(5)FeSi转变为鱼骨状的Al_(12)(Fe,V)_(3)Si相。0.6%Sb(质量分数)变质Al-9Si-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为153.9 MPa、78.5 MPa和6.56%,较Al-9Si合金分别提高23.8%、14.1%和102.4%;硬度由47.3 HV提高至59.1 HV。Al-9Si合金的拉伸断口由撕裂棱和解理台阶组成,而Al-9Si-0.4V-0.6Sb合金断口中的解理台阶显著减少,撕裂棱变得更加致密,出现了以共晶Si为中心的韧窝,呈混合断裂特征。

添加微量Sb对Mg-9Al-0.8Zn合金蠕变抗力及微观组织的影响

对 Ｍｇ－９Ａｌ－０．８Ｚｎ－（０．１， ０．４， ０．７）Ｓｂ合金的高温蠕变性能及其微观组织进行了研究结果表明，添加微量Ｓｂ可以显著提高 Ｍｇ－９Ａｌ－０．８Ｚｎ（ＡＺ９１）合金在１５０－２００℃区间的蠕变寿命，大幅度降低其稳态蠕变速率使用扫描电镜和透射电镜观察分析了高温形变前后试样的显微组织及其变化，在此基础上探讨了ＡＺ９１合金高温蠕变机制及添加Ｓｂ对其抗蠕变性能的改善机理．

钇对Mg-9Al-1Si合金蠕变抗力和微观组织的影响

研究了Mg-9Al-1Si-xY合金的高温蠕变性能及其微观组织与力学性能的关系。该合金中的主要强化相Mg2Si呈粗大的汉字状,分布在晶界的周围,在受到应力时,这种汉字状相与基体的界面处易产生微裂纹,降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能。在Mg-9Al-1Si合金中加入微量的Y以后,合金的组织得到明显的细化,Mg2Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。显微组织的改善,使得Mg-9Al-1Si合金的室温和高温力学性能均有一定的提高,并明显改善了Mg-9Al-1Si的抗蠕变性能。

TIG堆焊Co-9Al-7.5W合金堆焊层的显微组织和耐磨性能

Co-Al-W合金是由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金。为了研究Co-Al-W合金在不锈钢基体上TIG堆焊性能及堆焊层合金的耐磨性能,运用TIG方法在304不锈钢基体上堆焊Co-9Al-7.5W合金,用THT07 135型高温摩擦磨损试验机、SEM等方法研究了堆焊层Co-9Al-7.5W合金与SiN圆环配磨的摩擦因数,并与相同条件下钴基Stellite 6合金的摩擦磨损性能进行了比较。结果表明:TIG堆焊Co-9Al-7.5W合金的最佳工艺参数为堆焊电流100 A,堆焊电压12 V,热输入功率10.3 kJ/cm。此时,堆焊层7.5W合金表面的硬度高达HRC53.1。堆焊层7.5W合金的磨损质量损失随摩擦时间的增加而增大,平均摩擦因数为0.471,而相同条件下,Stellite 6合金的摩擦因数为0.531,故堆焊层7.5W合金的耐磨性能较好。堆焊层7.5W合金主要发生氧化磨损和磨粒磨损,但Stellite 6合金主要发生剥层磨损和磨粒磨损。

Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr合金的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～1 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程,采用TEM分析变形过程中合金的组织特征。结果表明:合金变形抗力随变形温度的升高而下降,随应变速率升高而增大。在360～400℃范围内变形时,合金组织仅发生动态回复,当变形温度高于400℃以后,合金热变形以动态再结晶为主。应变速率在0.01～1 s-1范围内,不影响合金的变形软化机制,但对合金亚结构的影响较大,随应变速率的增加,位错密度增加,亚晶尺寸减少。此合金适宜的变形条件为变形温度380～400℃、应变速率0.1 s-1。

用单摆划痕法研究Al_2O_(3f)/Al-9Si合金在不同冲击速度下的磨损行为

为揭示MMCs材料的冲击磨损机理 ,采用单摆划痕法对Al2 O3f/Al 9Si合金耐冲击磨损行为进行了研究 ,结果表明 :(1)在 3m/s冲击速度下 ,随着增强相的体积分数增多 ,Al2 O3f/Al 9Si合金抗冲击磨损性降低。在 4m/s冲击速度下 ,2 0 %Al2 O3f/Al 9Si合金具有最高的抗冲击磨损性 ,而 2 5 %Al2 O3f/Al 9Si合金的抗冲击磨损性最弱。对同一种Al2 O3f/Al 9Si合金材料 ,冲击速度为 4m/s时的耐冲击磨损性优于速度为 3m/s时的的耐冲击磨损性。(2 )在冲击磨损过程中 ,Al2 O3f/Al 9Si合金表面出现严重的犁沟和伴随发生的Al2 O3

汽车零件用差压铸造Mg-9Al-1Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能

采用差压铸造进行了汽车零件用镁合金Mg-9Al-1Zn-0.5Ca的制备,对组织、力学性能和耐磨损性能进行了测试与分析。结果表明:与重力铸造试样相比,差压铸造试样的抗拉强度提高9.7%,屈服强度提高12.5%,断后伸长率从8.8%增大到9.5%,磨损体积减小38.9%;差压铸造可以明显改善合金内部组织,提高合金的力学性能和耐磨损性能。

基于数学模型的Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金热变形行为研究

建立了Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金在不同热变形条件下的本构方程,并研究了热变形条件对材料显微组织的影响。结果表明,热变形过程中合金的流变应力与变形速率和变形温度之间的关系可以用本构方程Z=9.23×1011×[sinh(0.002 472 52σ)]3.75描述。材料变形过程中的稳态流变应力可以用双曲正弦函数描述。在高温低应变速率下,当三角晶界处应力集中的速率大于晶界扩散和滑移速率时,将产生裂纹。裂纹不断萌生扩展,最终导致材料失稳。

纳米SiC颗粒对Mg9Al-1Si合金组织及力学性能的影响

研究了纳米Si C颗粒对Mg9Al-1%Si(以下记作Mg9Al-1Si)合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:Mg9Al-1Si合金组织由α-Mg基体、网状β-Mg17Al12相及粗大汉字状或细长鱼骨状两种形态的Mg2Si相组成。加入质量分数为1%的纳米Si C颗粒,Mg9Al-1Si合金的α-Mg基体晶粒明显细化;β-Mg17Al12相变细变小,网状分布改善不大;粗大汉字状Mg2Si相消失,鱼骨状的Mg2Si相变得更加细小。合金的力学性能得到显著提高,屈服强度提高了13.5%;抗拉强度提高了54%;伸长率由0.48%提高到1.56%,提高了225%.

Mn含量对Fe-xMn-9Al-8Ni-1C合金微观组织及氧化行为的影响

采用真空电弧熔炼的方法制备Fe-xMn-9Al-8Ni-1C合金(x=10,15,20,25,wt%),研究了该系列合金的物相、微观组织、力学性能及合金在600℃时的氧化行为。结果表明:该系列合金主要含有奥氏体相、NiAl化合物相和κ-碳化物相,随Mn含量的增加,奥氏体相逐渐增多,NiAl相逐渐减少;与此同时,合金的塑性提高,硬度值有所降低;当Mn含量为10%时,硬度值最大为HRC 40.7。氧化行为测试结果表明,随着Mn含量的增加,合金的抗氧化性增强,合金表面形成的氧化膜分为两层,外氧化层由Fe_(2)O_(3)和少量Mn_(2)O_(3)组成,内氧化层主要为Al_(2)O_(3)与Mn_(2)O_(3)。相较于Mn含量为10%时的合金,Mn含量为25%时,合金氧化性能大幅改善,其氧化增重减少了127.8%,氧化膜厚度降低了102.7%。

均匀化退火对Mg-9Al-1Zn-0.2Ni-0.1Mn合金组织和腐蚀性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜背散射等测试手段研究了Mg-9Al-1Zn-0.2Ni-0.1Mn合金不同状态的相组成、显微组织和腐蚀形貌,采用失重法测量了不同状态合金的腐蚀速率,采用动电位极化扫描法和交流阻抗法研究了不同状态合金的电化学特性。结果表明:铸态合金主要包含α-Mg相和第二相β-Mg17Al12,连续分布的第二相对腐蚀速率具有削弱作用。经415℃、保温20 h的均匀化退火后,绝大部分第二相溶入α-Mg基体,相分布形态被破坏,均匀化合金腐蚀速率达到3.99 mg/(cm2·h),比铸态提升了21%。

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.

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。

Mg-9Al-1Mn合金热轧板材组织与性能

研究了经单道次大应变热轧(LSR)和多道次小应变热轧(SSR)两种不同的轧制工艺下3mm的Mg-9Al-1Mn(AM91)挤压板的组织和性能。通过拉伸试验对两种工艺制备的板材的力学性能进行测定,并利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及背散射电子衍射(EBSD)分析等方法对两种工艺制备的板材的微观组织进行观察和分析。研究结果表明:相比于SSR轧制态板材,LSR轧态及退火态的板材组织都得到了细化,织构也都得到了弱化,塑性变形能力得到了明显的改善。经LSR轧态的板材的断裂延伸率(FE)为20.5%,屈服强度(YS)为193MPa,抗拉强度(UTS)为284MPa。LSR工艺可显著改善板材的各向异性,SSR板材退火后的各向异性值(IPA)为8.8%,LSR板材退火后的IPA为5.0%。

车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金组织及腐蚀性能分析

通过大功率半导体耦合激光器在车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金,通过硬度与稀释率确定了最优的激光熔覆工艺参数,实验测试分析钴基涂层的微观组织及腐蚀性能。研究结果表明:增大激光能量密度能提高基材熔融程度,达到更大的稀释率。能量密度120 J/mm2熔覆合金形成的熔覆合金达到了最大的硬度59 6HV。位于基体和熔覆合金界面层区域形成了具有平面晶特征的金相组织,涂层和基材之间达到了冶金结合的状态。在钴基熔覆合金内存在γ-Co与Al3W2两种成分,Co与Fe主要出现在枝晶组织中。结果显示涂层和基材之间达到了冶金结合的程度,获得质量更优的熔覆合金。Al含量增大便会跟氧气发生相互作用得到Al2O3膜层,形成致密结构,达到钝化效果。

大应变交叉轧制Al-9Mg-1.8Li合金板材的显微组织及织构特征

采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、电子背散射成像技术(EBSD)和X射线,对比分析喷射成形Al-9Mg-1.8Li合金交叉轧制态板材与挤压态板材的微结构及织构特征,并测试板材的拉伸性能和深冲性能。结果表明:大变形量交叉轧制促进动态再结晶的发生,细化晶粒组织,改善再结晶晶粒的择优取向;与CBA和CCB轧制方式相比较,CBB轧制方式显著降低挤压态合金中典型的Brass织构{110}?112?的取向密度,在β取向线上CBB轧制态板材中的Copper织构{112}?111?取向密度最低,且板材中没有典型的织构特征;同时,CBB轧制态合金板材的具有更好的深冲性能,在0°、45°和90°方向的力学性能基本一致,其室温拉伸强度、屈服强度和伸长率分别在611 MPa、507 MPa和20.6%以上。

激光选区熔化成形Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金的微观组织与机械性能

为满足特殊注塑模具使用性能的要求,探讨了时效处理对激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备的Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样微观结构和机械性能的影响.结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电子背散射衍射仪(EBSD)等材料表征手段对SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样的物相分布、微观组织结构、拉伸断口形貌进行了对比分析.结果显示:SLM制备的Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金试样经时效热处理后有少量γ-Fe相(即逆转变奥氏体)形成;SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo的平均显微硬度为(353±15.2)HV_90.2)、拉伸强度为(1090.8±5.93)MPa、延伸率为(15.7±0.33)%,时效处理后,其平均显微硬度值增加了42.5%达到(503±11.8)HV_(0.2)、拉伸强度升高到(1532.7±5.96)MPa、延伸率降低为(12.3±0.82)%;SLM Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金断裂机制以韧性断裂机制为主,而时效处理后的试样则以韧-脆混合断裂机制为主,时效热处理有效提高了Fe-12Cr-9Ni-2Al-1.5Mo合金的机械性能.

抽拉速率对Co-Al-W高温合金定向凝固生长取向的影响

对Co-9Al-9W-0.1B合金在不同抽拉速率下进行定向凝固,观察其凝固显微组织,并利用电子背散射衍射检测其晶粒生长取向。当抽拉速率为20mm/h和60mm/h时,合金凝固界面前沿分别为平面状和胞状,晶粒生长取向均接近〈101〉方向。随着抽拉速率增大,合金凝固界面前沿转变为枝晶状;当抽拉速率为180mm/h时,晶粒生长取向为〈013〉方向;当抽拉速率为360mm/h时,晶粒生长取向偏离〈101〉方向约30°。Co-9Al-9W合金在抽拉速率180mm/h的定向凝固中,经过一段竞争生长后择优取向为〈001〉。由于缺少硼化物强化晶界,Co-9Al-9W合金蠕变强度相比同速率下定向凝固的Co-9Al-9W-0.1B合金较差。经过抽拉速率为180mm/h的定向凝固后Co-9Al-9W-0.1B合金具有柱状晶组织,其蠕变强度高于具有等轴晶组织的Co-9Al-9W-0.1B合金。

储能介质Al-12Si-15Cu与金属容器的相容性研究

通过设置合理的腐蚀试验,结合金相显微镜、XRD分析仪、显微硬度计等设备,研究了储能时间以及合金元素对储能介质Al-12Si-15Cu和容器0Cr18Ni9钢相容性的作用规律。结果表明:腐蚀层由A、B两个区域组成,随着储能时间延长,腐蚀层A区域的宽度和致密度几乎保持不变,而腐蚀层B区域却逐渐疏松并剥落;腐蚀速率随储能时间的延长而降低,腐蚀层厚度随储能时间的增大而持续增加;参与腐蚀的元素有Al、Fe、Cr和Si,其中以Al元素的扩散反应为主,因Si、Cr元素存在,生成Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)和Al_(95)Fe_4Cr金属化合物,从而降低了腐蚀速率,Cu元素虽没有参与反应,却起到为元素的扩散提供载体的作用。