不同形貌Al-Fe金属的块体压制成形模拟研究

文章以含40%Al的Al-Fe复合金属为研究对象,对颗粒状和屑状40Al-Fe复合金属分别进行压制预变形,并对屑状40Al-Fe复合金属预制坯进行了二次热压缩变形,重点研究压制预变形及二次热压缩对Al-Fe复合金属成形性和界面影响。结果表明:压力为16 MPa时,颗粒状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为4.54 g/cm^(3))成形性良好且形成致密界面;压力为16 MPa时,屑状40Al-Fe复合金属预制坯(密度为3.50 g/cm3)可以成形但界面存在孔洞,Al屑主要为“片层状”“狗牙状”“圆圈状”“波浪状”,其经二次热压缩变形,“圆圈状”Al屑连成一个整体,“狗牙状”与“波浪状”Al屑均演变为“片层状”,而Fe屑仍为“片层状”“块状”,未发生明显变形。变形温度300℃、变形速率0.5 s^(-1)、变形程度0.1是目前生产工艺最佳参数,此时屑状40Al-Fe复合金属成形性最佳且界面结合良好(密度为4.66 g/cm^(3))。

锑元素对Al-Fe合金的力学性能及耐蚀性的影响

锂离子电池铝塑膜用铝箔需要有较高的成形性及耐蚀性。通过场发射扫描电镜、万能拉伸试验机、电化学工作站等设备对不同Sb含量的Al-1.45Fe合金的力学性能及耐蚀性进行研究。研究结果表明:在Al-1.45Fe合金中添加适量的Sb,合金的伸长率升高;添加过量的Sb,合金的伸长率降低;当添加w(Sb)=0.05%时,合金的伸长率可以达到27.4%,与未添加Sb的合金的伸长率19.5%相比,提升了40.5%。极化曲线表明,添加Sb后,合金的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,耐蚀性得到提升。

半固态连续成形Al-Fe合金的工艺参数优化及组织性能分析

针对Al-Fe合金半固态连续成形工艺中挤压轮转速、挤压温度、Fe元素质量分数等参数进行优化。结果表明:当挤压轮转速为10 r·min-1、挤压温度为690℃、合金中Fe元素质量分数为1.00%时,可获得较好的Al-Fe合金线材质量。采用扫描电镜(SEM)、扫描电镜能谱分析(EDS)及透射电镜(TEM)对半固态连续成形最优工艺条件下制备的Al-Fe合金进行微观组织分析,确定了第二相成分,并分析了半固态连续成形工艺对含铁相的细化作用。经拉伸力学性能测试,Al-Fe合金线材屈服强度为85 MPa、抗拉强度为142 MPa、延伸率为35%;SEM测试表明拉伸断口形貌为韧性断裂。

Fe含量对Al-Fe压铸铝合金导电率及机械性能的影响

为实现汽车零部件对压铸铝合金导电性、强度、成型性和低成本的需求,以Al-Fe系合金为基础,研究了Fe含量对压铸铝合金导电率和机械性能的影响,进行了微观组织分析和高温性能稳定性验证,并探究了热处理工艺的影响。结果表明,Al-(0.25%~3.0%)Fe-0.02%B(质量分数)合金具有良好的压铸成型性,添加Fe可显著提升合金的强度且不造成导电率的大幅下降,Fe含量从0.25%增加到3.0%(质量分数)后,抗拉强度增加130%,导电率仅下降17%。在高温工况下,材料导电率和抗拉强度仅略微下降,表现出较好的高温稳定性。时效处理后导电率提升约1.4%IACS,强度提升约7 MPa。Al-Fe系合金是适合开发兼具高导电、中强度、低成本、可压铸等特点的合金体系。

铝/镀锌钢复合热源熔—钎接头中的Al-Fe金属间化合物层分析

分析了铝／镀锌钢复合热源熔-钎接头中Al-Fe金属间化合物层的相结构，研究了焊接热输入对接头中Al-Fe金属间化合物层厚度的影响及化合物层厚度对接头抗剪强度的影响。结果表明，生成的Al-Fe金属间化合物层主要由Fe3Al，FeAl2，Fe2A15以及FeAl3组成。并且Al-Fe金属间化合物的生成过程伴随着Si元素的富集现象；Al-Fe金属间化合物层厚度随焊接热输入的增大而增大，但电弧能量对化合物层厚度的影响要大于激光能量对化合物层厚度的影响；Al-Fe金属间化合物层厚度并非越薄越好，化合物层厚度在1．5～4μm范围内，Al-Fe金属间化合物层厚度对接头抗剪强度的影响不大。

Al-Fe系合金中的相及相转变

综述了近40年来科研工作者在Al-Fe耐热铝系合金方面所做的工作,特别是对Al-Fe、Al-Fe-Si、Al-Fe-V-Si中相及相转变做了详尽的讨论。

掺杂浓度对Al-F共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了不同Al-F掺杂浓度的ZnO薄膜,研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率和透光性随着掺杂浓度的变化情况。结果表明:制备的ZnO∶F∶Al薄膜具有高度的C轴择优取向性,薄膜表面平整、晶粒均匀致密。当Al3+和F-的掺杂浓度皆为0.75at%时,薄膜的平均晶粒尺寸最大为43.8nm;导电性能最好,电阻率可低至1.02×10-2Ω.cm;在可见光范围内薄膜的平均透过率超过90%,吸收边出现明显的蓝移现象。

Fe含量对Al-Fe合金组织和硬度的影响

研究了不同含Fe量的Al Fe合金中Al3Fe相形貌和Al Fe合金硬度的变化特点。研究发现,Al3Fe相形貌和Al Fe合金硬度的变化存在一个突变成分点。在突变点以下,Al3Fe相形貌总体上呈现粗大的针片状,在突变点以上呈现块状;而合金的硬度在该突变点下与含铁量基本成线性关系,超过这一成分点,硬度值陡增。

Al-Fe基合金的半固态压缩变形特性

Al-Fe基合金具有较好的耐热性,但力学性能差。利用半固态成形技术制备该合金,可以有效地提高合金的力学性能,使该合金具备应用价值。由于合金的半固态成形工艺与它在半固态条件下的变形行为密切相关,因此,系统地研究Al-Fe基合金半固态条件下的压缩变形行为,可以为该合金的半固态成形工艺制定提供依据。采用INSTRON-5500R型电子万能试验机进行压缩变形试验,研究不同变形速率、变形程度以及变形温度,对电磁搅拌的Al-Fe基合金在半固态条件下,真实应力与真实应变的变化规律。试验结果表明:变形速率不同时,随着变形速率的增加,变形抗力增加;变形程度不同时,随着变形程度的增加,合金的总应变增加,试样中心部位的晶粒尺寸有减小的趋势且液相比例明显减少,而试样的边缘则变化不明显;变形温度不同时,真实应力的峰值随变形温度的降低而急剧增大,稳态应力变化则较小,中心部位的晶粒尺寸随着变形温度的降低而减小,液相比例也随之减少。

交流磁场对亚共晶Al-Fe合金组织的影响

研究了不同冷速下交流磁场对亚共晶Al-0.90%Fe合金凝固组织的影响,试验结果表明,在交流磁场作用下,共晶组织中的Al3Fe相均向样品的中心处富集,且随着冷速降低这种趋势增大。并对交流磁场的作用机制做了探讨。

半固态成形Al-Fe基合金组织与性能

设计了一种Al-Fe合金的化学成分,采用半固态技术进行了成形,分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织,检测了合金铸态、半固态成形态的力学性能。试验结果表明:合金元素的加入和凝固过程中外加电磁搅拌以后,合金组织明显细化;经过半固态成形后,合金组织进一步细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了79.7%。

交流磁场对Al-Fe合金凝固组织的影响

研究了交流磁场对Al-Fe合金中含铁相形态及分布的影响.近共晶Al-1.99%Fe(质量分数,下同)和亚共晶Al-0.90%Fe两种铝合金在3℃/min的冷却速率凝固过程中,施加强度为0.3 T,频率为20 Hz的交流磁场,并与未施加磁场的试样进行对比.实验结果表明,在这两种合金中,无论是先析出Al3Fe相还是先析出-αAl,施加交流磁场后,Al3Fe相均向试样的中心处富集.这是由于Al3Fe相的磁化率大于熔融铝基体的磁化率,使得Al3Fe相和铝基体相比受到指向样品轴线的更大的电磁力,从而导致其向试样中心处聚集.

覆砂金属型离心铸造Al-Fe合金自生梯度复合材料

采用覆砂金属型离心铸造ＡｌＦｅ合金，获得了外层初生Ｆｅ相梯度分布，内层不含初生Ｆｅ相或初生Ｆｅ相沿铸管壁厚梯度分布的自生复合材料。考察了Ｆｅ含量、转速和覆砂层厚度对铸管组织的影响，分析了复合材料的物相结构。

热处理对半固态挤压Al-Fe基合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、力学性能测试等手段分析了热处理对半固态挤压Al-Fe基合金组织与性能的影响。结果表明,半固态挤压成形的合金经过T6处理之后,合金的力学性能下降,且随着固溶时间的延长,合金的抗拉强度越来越低。将半固态挤压成形的合金进行T1处理后,合金的力学性能有所升高。半固态挤压类似强塑性变形,导致第二相回溶,相当于热处理加热升温的作用,导致合金经固溶处理后第二相长大。

磁场对过共晶Al-Fe合金中Al_3Fe相形态和分布的影响

研究了交流磁场(0.3 T)和直流强磁场(12 T)作用下Al-2.89%Fe合金中初生Al3Fe相的形态与分布的变化.结果表明,Al-2.89%Fe合金在无磁场和交流磁场下凝固时,大部分初生Al3Fe相沉积在试样下部.在交流磁场下凝固时,Al3Fe相变得细碎且向试样中心聚集,呈近金字塔状分布.在强磁场下凝固时,Al3Fe相所受磁力作用和重力作用相平衡,因而在整个试样中均匀分布,且沿着易磁化方向[121]发生定向排列.对磁场的作用机理进行了初步分析.

离心铸造Al-Fe合金凝固过程中的固相迁移运动

离心铸造Al Fe合金凝固过程中的先析出相与合金液之间具有较大的密度差 ,在离心力场作用下 ,先析出相将沿径向由内向外迁移 ,致使初生相沿铸件径向呈梯度分布。根据离心铸造Al Fe合金凝固过程中固相迁移运动的特点 ,建立了描述这一运动过程的数学模型 ,并提出采用求平均速度的方法对固相迁移速度进行数值求解 ,求出了凝固过程中各个时刻固相迁移运动速度的分布情况 ,揭示了离心铸造Al Fe合金凝固过程中的固相迁移运动规律。

过共晶Al-Fe合金变质处理工艺的研究

研究了Mn、Cu、Ti、B等合金元素对Al-10%Fe合金初生Al3Fe相大小、形貌及分布的影响。结果表明:Mn元素的加入使富铁相变为细小枝状、花朵状,分布较为均匀;Cu元素使富铁相呈细小针状甚至出现规则菱形颗粒状;Cu、Mn各1%联合变质处理的效果更为明显,初生相呈细小花絮状,方向各异,均匀分布在基体中;加入0.02%Ti和0.005%B联合变质处理,初生富铁相甚至变成细小粒状,均匀分布在基体上。

电缆用Al-Fe合金抗压蠕变及力学性能的工艺研究

通过导电率测试、金相显微镜、扫描电镜及压蠕变等力学性能测试,研究不同铸造及挤压工艺条件下,合金元素对Al-Fe系合金微观组织及抗压蠕变等力学性能的影响。结果表明:热顶半连续铸造较金属型铸造冷却速度快,可获得晶粒细小均匀的铸态组织,Cu可细化其铸态枝晶结构;相比金属型工艺,热顶半连续铸锭挤压棒材内部Al3Fe初生相细小弥散,其抗拉强度和导电率同时大幅提高;热顶半连续铸造工艺、添加Zr和Cu均可提高Al-Fe合金挤压棒材的抗压蠕变性能。

Al-Fe液/固复合界面扩散溶解层研究

采用镶嵌式扩散偶技术制备了Al-Fe扩散偶,在Al熔点以上Fe熔点以下进行扩散热处理,研究了Al-Fe液/固界面扩散溶解层的组织结构演变、形成机理及生长规律。实验结果表明,Al-Fe扩散偶扩散热处理后的组织结构为Al+FeAl3/FeAl3/Fe2Al5/Fe;Fe2Al5层是保温过程中第一个出现的也是唯一出现的连续单相层,FeAl3层则是在冷却过程中形成;Al基中存在针状的和条状的FeAl3析出相,从界面附近到远离界面,析出相的密集程度和尺寸都逐渐小;在相同的保温时间下,热处理温度与扩散溶解层厚度之间存在指数关系;在相同的热处理温度下,保温时间与扩散溶解层厚度偏离抛物线关系。

粉末冶金Al-Fe复合材料机械及磨损性能研究

采用“冷压烧结+热挤压”的粉末冶金法制备出Al-10%Fe、Al-20%Fe复合材料,研究了Al-10%Fe、Al-20%Fe复合材料的孔隙率、抗拉强度、伸长率、硬度和耐磨行为。结果表明:随着Fe含量增加,Al-Fe复合材料的孔隙率增高,抗拉强度先升后降,伸长率下降,硬度和耐磨性增高,对偶件的减摩性能下降;Al-10%Fe和Al-20%Fe的耐磨性能分别为QSn6.5-0.4的13.2和23.0倍;Al-Fe复合材料磨损表面呈Al基体+Fe颗粒+孔隙的耐磨组织。