铈变质及热处理对Al-15% Mg_2Si-Si复合材料组织与性能的影响

研究了铈含量和热处理工艺对原位合成Al-15Mg_2Si-Si复合材料组织与性能的影响规律。结果表明:未变质时,Al-15% Mg_2Si-Si复合材料中初生Mg_2Si呈粗大的树枝状;加入Ce变质剂后,初生Mg_2Si变为块状,尖角被钝化,分布均匀。当变质剂Ce含量为0.8%时,初生Mg_2Si的尺寸最细小,为14μm,比未变质时减小了82.1%,并且其力学性能最佳,其抗拉强度、条件屈服强度、伸长率分别为215 MPa、157.1 MPa、2.3%。Ce含量为0.8%的Al-15% Mg_2Si-Si复合材料,在510℃固溶8 h+175℃时效5 h效果最好,块状初生Mg_2Si相几乎接近圆形,共晶Mg_2Si和共晶Si呈细小的颗粒状分布在基体上,硬度比铸态提高了24.2%。

改进型ECAP路径对Al-Mg_2Si原位复合材料组织与力学性能的影响

采用一种结合BC、BA路径特点的改进型路径BC-UD2、在250℃对铸造Al-10.9%Mg2Si原位复合材料进行等通道转角挤压(ECAP)来细化组织、改善Mg2Si增强相形态及分布状态,考察其对力学性能的影响。结果表明:经BC-UD2路径8道次ECAP挤压后,复合材料基体由约100μm发达的树枝晶组织细化为约1.5μm的细晶粒组织;原先粗大的汉字状共晶Mg2Si相被细化为约0.85μm的多边形状颗粒,趋于均匀分布状态,较常规BC路径中Mg2Si颗粒沿基体晶界聚集分布状态有很大改善;经BC-UD2路径挤压后复合材料的抗拉强度由铸态的166.9 MPa增大到331.8 MPa,伸长率由铸态的0.43%增加到23.6%,分别提高了99%和5 400%;同时也比BC路径挤压材料的抗拉强度(297.3 MPa)提高了12%,伸长率(15.15%)提高了56%,综合力学性能显著提高。

20wt% SiO_2/Al-Mg复合材料的界面反应及其微结构

采用粉末冶金法制备了20wt%SiO2/Al-Mg复合材料。研究了SiO2和基体元素Al,Mg反应机制,研究表明:在原SiO2颗粒内,形成MgAl2O4,MgO,Mg2Si和少量Al和Si。MgAl2O4呈不规则形状,而且MgAl2O4往往和Al相邻;MgO和Mg2Si形成片层状共析体;经620℃烧结30min,SiO2被完全反应掉。反应生成物Si多数被排到Al基体中;原Al-Mg基体中主要物相为:Al,Mg2Si和Si,Mg2Si颗粒的尺寸小于0.2μm。原Al-Mg基体中,单质Mg已不存在,Mg反应形成Mg2Si。

高频磁场下制备Al-Mg_2Si-Al_2O_3梯度复合材料

通过向Al-20%Mg2Si合金中加入5%SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-20%Mg2Si和Al-20%Mg2Si-5%Al2O3两种梯度复合材料。分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和机械性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征。

Bi对铸造Al-Mg_2Si金属基复合材料组织与干摩擦磨损性能的影响(英文)

研究不同Bi含量的添加对Al-15Mg2Si原位金属基复合材料组织与干磨擦磨损性能的影响。结果表明,Bi的适量添加对复合材料中的初生和共晶Mg2Si相具有明显的变质效果。含Bi复合材料的磨损率和摩擦系数都小于无Bi复合材料的。Bi改变了复合材料的磨损机理,1%Bi的添加使其从磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损转变为微弱磨粒磨损和粘着磨损,4%Bi的添加有效地抑制了摩擦表面初生Mg2Si颗粒裂纹的产生,避免了粘着磨损和疲劳磨损,使复合材料的磨损成为单一的微弱磨粒磨损。含Bi复合材料耐磨性能的改善是Bi对Mg2Si相的变质作用和Bi颗粒自润滑作用的综合结果。

Al-Mg_2Si原位复合材料的变质及添加合金元素

Al-Mg_2Si原位复合材料由于其优良的性能已经广泛应用在航空和汽车工业中。介绍了磷、稀土、锶等变质元素对初晶和共晶Mg2Si相良好的变质效果,以及不同变质元素的变质机理;并讨论了不同合金元素的添加对Al-Mg_2Si原位复合材料的组织以及力学性能的影响。通过总结国内外关于Al-Mg_2Si原位复合材料的研究成果,指出未来的研究应向多元复合变质以及合金元素对材料组织性能影响的机理研究方向发展,从而找到更好的手段来进一步改善Al-Mg_2Si原位复合材料的组织与性能。

SiO_2/Al-Mg复合材料的界面反应

对粉末冶金法制备的SiO2／Al-Mg复合材料的显微组织、物相组成及反应过程进行了研究，发现10％～20％SiO2-Al-Mg复合材料的最终物相均为MgAlO4、MgO、Mg2Si、Si和Al．反应时Al、Mg由SiO2颗粒外向颗粒内扩散，SiO2被夺去氧，Si被置换到原SiO2颗粒外．总结了颗粒SiO2与Al-Mg反应的热力学，推测了颗粒内外的优先反应．

Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料制备及界面反应研究

以Ti_3SiC_2作为外加增强相,Al-Mg合金为基体,通过放电等离子烧结法(SPS)制备了Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,并研究了后续热处理对界面反应的影响。结果表明,SPS法能成功制得Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,热处理过程中温度是影响界面反应是否发生的重要因素。当温度低于550℃时,未发生界面反应;温度达到600℃时,发生轻微的界面反应,主要产物是Al4C3和Mg2Si。界面反应的发生导致材料硬度增大,密度和导电率降低。此外,随着基体中Mg含量的增加,Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,硬度逐渐增大。

高频磁场下制备铝基表面增强梯度复合材料

通过向Al-15Mg2Si合金中加SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-15Mg2Si和Al/15Mg2Si/Al2O3两种梯度复合材料。分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和力学性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征。

Al-Mg_2Si共晶合金在“神舟2号”飞船上定向复合生长

在我国“神舟2号”飞船上进行的Al-Mg2Si在共晶合金的定向生长样品的初步分析结果.分析表明微重力对Al-Mg2Si共晶合金的定向生长有影响.空间凝固样品中的共晶团比地面的粗大,定向生长效果比地面样品的差,但片层厚度没有显示出明显差异,而空间样品中平均片层间距比地面样品中的小.并就空间环境对Al-Mg2Si共晶合金的定向生长的影响进行了讨论.

1450℃反应烧结Fe_3Si-Si_3N_4复合耐火材料的相组成

以Si粉和Fe_3Si-Si_3N_4为原料,在高纯N2气氛下制备Si_3N_4/Fe_3Si-Si_3N_4复合材料。氮化烧成后Si_3N_4结合Fe_3Si-Si_3N_4复合耐火材料试样中物相为Si_3N_4、Fe2Si、FeSi和Si_2N_2O。其中Si_2N_2O含量约6%,且在试样中心和外部分布不均匀。Fe_3Si-Si_3N_4原料是Fe_3Si和Si_3N_4两相共存材料,热力学评估和材料的微观结构分析表明,Fe_3Si和部分Si粉形成新的低熔点硅铁合金,使靠近试样表面部位的部分开口气孔被液态硅铁合金所堵塞或填充,试样中心部位的微量氧不能迁移至外部,N2中微量氧将Fe_3Si-Si_3N_4原料中Si_3N_4氧化,形成Si_2N_2O包裹,导致试样中心Si_2N_2O含量比边缘部位高。Si_2N_2O的形成使体系氧分压降至Si_3N_4稳定存在的氧分压时,Si粉直接氮化形成柱状Si_3N_4,而非纤维状Si_3N_4,同时在1 450℃氮化烧成条件下,Fe的存在促进了α-Si_3N_4向β-Si_3N_4的转变。