铸造Al-Si系合金中的合金元素的作用

对铸造Al-Si系合金中杂质元素Fe,合金元素Mg、Cu、Sn、Mn、Be、Pb和变质元素稀土、Sr、P、B、Na等的作用进行了分析和概述。Fe能提高合金硬度和耐磨性,但会降低合金的力学性能。Mg能提高合金强度,但Fe、Mg共同作用会降低合金的力学性能。Cu和Mn对脆性Al-Fe-Si相有变质作用,并能提高合金力学性能,Cu与Ni复合作用,可提高Al-Si合金的高温强度和硬度。Sn能提高合金的力学性能。Be降低富铁相有害作业,提高合金力学性能。Pb能提高合金的机加工性能和耐磨性能。Na、Ca都对共晶硅有变质作用,P、B可细化初晶Si,稀土元素和Sr对共晶Si和初晶Si都有变质作用。

铸造Al-Si合金中Sr与B间反应产物的研究

通过观察不同Sr,B含量时Al-Si合金中枝晶α和共晶Si形态与大小的变化,考察了Sr,B间的交互作用、采用X射线能谱仪对反应产物进行了分析.研究表明反应产物呈现两种不同类型:当Sr含量在0.025-0.030,B含量在0.28-0.036(质量分数,％)范围内时,二者间交互作用形成细小的SrB6化台物颗粒相,数量很少,存在于枝晶α中心;但当合金中Sr和B含量高于此范围时,形成Sr,B原子比接近3:4的Sr-B化合物,颗粒尺寸大、数量较多,且大多出现在共晶区. Sr-B化合物的形成消耗了大量的Sr和B,削弱了二元素的变质效果,导致了Sr,B间的互毒化行为该化合物的形成为Sr,B间互毒化饥理提供了直接证据.

Al-Si系铸造合金微观结构对疲劳寿命影响的研究进展

对影响Al-Si系铸造合金疲劳寿命的各种因素进行了概括总结,特别是对有重大影响的孔洞、氧化物薄膜、共晶硅颗粒、二次枝晶臂间距(SDAS)和裂纹闭合等影响因素作了详细讨论。指出了疲劳寿命随各因素的变化规律,对微观组织结构危害其疲劳寿命的相对大小进行了系统的分析和阐述。

α-Al_2O_3微粒对铸造Al-Si合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

目的通过共生沉积技术将α-Al2O3微粒引入到铸造Al-Si合金微弧氧化膜中,并研究其对膜层耐蚀性的影响。方法利用SEM和XRD分析α-Al2O3微粒对微弧氧化膜微观结构及成分的影响。通过极化曲线、交流阻抗谱及中性盐雾试验评价膜层的耐蚀性。结果α-Al2O3微粒复合改变了微弧氧化膜的组成及结构。微弧氧化膜呈双层结构,表面存在大量微孔,主要组成为γ-Al2O3;加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的表面微孔大幅减少,致密度提高,且膜层中α-Al2O3相增多。此外,α-Al2O3微粒复合改善了微弧氧化膜的耐蚀性。微弧氧化膜在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中的自腐蚀电流密度约为1.476×10-5A/cm2,多孔层电阻Rp及阻挡层电阻Rb分别为0.259 kΩ·cm2及69.18 kΩ·cm2,耐盐雾试验时间为1200 h。加入α-Al2O3微粒后,微弧氧化复合膜的自腐蚀电流密度仅为微弧氧化膜层的28%,Rp大幅增加至274.5 kΩ·cm2,且Rb也上升了一个数量级,耐盐雾试验时间可达1440 h。结论α-Al2O3微粒的引入可以大幅提高铸造Al-Si合金微弧氧化膜的耐蚀性。

旋转磁场对铸造Al-Si合金凝固组织及硬度的影响

以Al-7Si-0.45Mg合金为研究对象,通过控制变量法分别研究了旋转磁场激励电压、磁场频率、磁场换向时间间隔对亚共晶Al-Si合金凝固组织和硬度的影响。结果表明:当旋转磁场激磁电压为90 V、旋转磁场频率为170 Hz、旋转磁场换向时间间隔为15 s时,Al-7Si-0.45Mg合金组织更加均匀,晶粒更加细小,合金的力学性能更好。

铸造Al-Si合金变质处理的概况和发展趋势

综述了目前常用铸造Al-Si合金变质处理方法、特点,并介绍了各变质处理方法的发展概况及新的研究成果,认为含稀土元素的变质和复合变质是变质处理的发展趋势。

铸造Al-Si合金变质处理的概况和发展趋势

综述了目前常用铸造Al-Si合金变质处理方法、特点,并介绍了各变质处理方法的发展概况及最新研究成果,认为含稀土元素的变质和复合变质是变质处理的发展趋势。

Cu和Mg对Al-7Si铸造合金耐腐蚀性能的影响

采用电化学腐蚀试验和浸泡腐蚀试验,研究了Al-7Si铸造合金在质量浓度为3.5%NaC1水溶液中的腐蚀行为,探讨了合金元素Cu、Mg对Al-7Si合金的塔菲尔曲线以及自腐蚀电位、腐蚀电流密度等电化学参数的影响,并利用电子分析天平和扫描电镜,分别对各合金浸泡腐蚀后的质量损失和腐蚀形貌进行了测量与分析。结果表明,各试验合金均较快进入钝化状态,随着合金元素Cu、Mg的加入,各合金自腐蚀电位均向负向移动、腐蚀电流密度增高,腐蚀质量损失增大,耐腐蚀性能降低。与Mg元素相比,Cu元素对合金耐腐蚀性影响较大,使其腐蚀机理由点状腐蚀转变为晶间腐蚀。

铸造Al-Si合金流动性和热裂敏感性的研究现状

铸造Al-Si合金特别适合大型薄壁复杂结构铸件的生产。提高合金的流动性和抗热裂敏感性,对提高铸件的合格率具有重要的意义。在梳理、对比、分析铸造Al-Si合金的流动性和热裂敏感性后,得出结论:元素种类与含量对合金的流动性影响很大。合金流动性与枝晶相干点温度联系紧密,合金流动性差异可通过测量枝晶相干点来反映。利用浇注温度与枝晶相干点温度的差值来研究合金的流动性更为贴切。结合合金凝固温度区间和流动性试样最前端的晶粒形貌,能更准确地判断出合金停止流动的方式。合金元素对合金的热裂敏感性影响很大。目前,热裂纹的形成机理主要有凝固收缩补偿理论、应变理论和脆性收缩理论。

Sc在铸造Al-Si合金中的作用研究进展

铸造Al-Si合金是铸造铝合金中的一类重要合金,具有优异的铸造工艺性能、较小的收缩率和热膨胀系数、良好的综合力学性能等,广泛应用于航空航天工业和汽车制造工业,如战斗机的导弹挂架、汽车的轮毂等。综述了国内外关于Sc以及Sc与其他元素联合添加入铸造Al-Si合金中的作用研究现状,包括添加Sc或联合添加Sc与其他元素后,铸造Al-Si合金的初生α-Al晶粒、初生Si、共晶Si、含铁杂质相、拉伸性能、高温性能、蠕变性能等的变化,分析讨论了在未来进行相关研究时的注意事项及需要进一步研究的内容。

稀土Nd对铸造Al-Si合金低温拉伸断裂行为的影响

研究了稀土Nd元素对Al-7Si-0.3Mg合金的低温拉伸性能及其断裂行为的影响。结果表明拉伸温度对铸造Al-7Si-0.3Mg的拉伸性能有显著影响,在低温(-60℃)下拉伸,合金的强度提高但伸长率降低。随着Al-7Si-0.3Mg合金中Nd含量的增加,合金在低温(-60℃)下的屈服强度、抗拉强度和伸长率呈现先升高后降低的趋势。Nd元素含量为0.2wt.%时合金力学性能达到最高值,这是由于Nd对组织细化和Si相的变质作用;当合金中Nd含量分别大于0.4%和0.8%后,组织中会形成棒状Al4Nd相和片状Al2NdSi2相,这些脆性相在拉伸时割裂合金基体,使合金的低温拉伸性能降低。

超声熔体处理Al-7%Si合金坯料的半固态铸造

由于从循环利用的废料中不断累积增加Fe元素等杂质元素,所以铸造铝合金零部件高性能的要求往往很难实现。要求合金中粗大板条状的含铁化合物β-Al5FeSi在不使用变质剂和昂贵的纯铝锭条件下转变成无害的形貌结构。在凝固过程中通过利用超声振动来检测分析其对具有不同铁含量的Al-7%Si合金坯料的显微组织的变质效果。在感应加热至半固态温度583℃后,立即对超声熔体处理的坯料进行触变铸造,然后对触变铸造的铸件进行微观组织和拉伸性能检测分析。在触变铸造时,要求球形的初生α-Al相充填合金组织中的微小孔洞中,以便首先确定在坯料中通过超声熔体处理使合金显微组织产生变质效果。在605~630℃温度范围内进行超声熔体处理时,初生α-Al相从树枝状晶转变为细小的圆球形形貌。与未进行超声熔体处理的坯料相比,坯料超声熔体处理后合金中的粗大板条状β-Al5FeSi化合物相变得明显细小。升至583℃后进行半固态铸造不会明显改变β-Al5FeSi化合物的尺寸大小,可是却会使初生α-Al相的形貌变得更圆整,这有利于触变铸造。经预先加热的坯料进行触变铸造后,由于低的铸造温度,产生了快速凝固效果,使得合金中的共晶硅层片变得特别细小。在对超声熔体处理的坯料进行触变铸造时,具有不同铁含量的触变试样的抗拉强度变化并不大,即使合金含铁量达到2%。然而,用未处理的Al-7%Si-2%Fe合金坯料进行触变铸造时,其强度较差,仅为80 MPa,而用超声熔体处理的同种合金坯料,其抗拉强度达180 MPa。用超声熔体处理的不同含铁量的Al-7%Si合金坯料进行触变铸造时,其伸长率也提高了约一倍,例如触变铸造超声熔体处理的Al-7%Si-0.5%Fe合金坯料时,试样的伸长率为11%,而未进行超声熔体处理的同种合金触变铸造试件,其伸长率只有5%。

热处理对Al-10Si-3Cu-0.3Mg-0.2Er合金低温力学性能的影响

研究了热处理对Al-10Si-3Cu-0.3Mg-0.2Er合金的显微组织和低温力学性能的影响。结果表明,经过525℃×6 h固溶+180℃×6 h时效的T6热处理后,在低温(-60℃)下拉伸时,合金中位错滑移所受内部阻力增大而阻碍其进一步滑动,使合金的强度升高而伸长率略微降低。T6热处理显著改善了合金中第二相的形貌及分布,较粗大第二相固溶入基体,时效阶段弥散析出,使合金力学性能提高。

搅拌摩擦加工工艺及水冷对A356铸铝合金晶粒细化作用及变形控制

A356铸铝合金因具有良好的可加工性、可焊接性以及低成本等优点在航空航天、汽车制造等多领域有巨大应用潜力。但铸造缺陷、晶粒及第二相粗大造成的力学性能恶化严重制约其实际应用。搅拌摩擦加工(FSP)是消除铸造缺陷、细化晶粒及第二相的有效技术之一。为探究FSP工艺与晶粒细化的内在联系,并优化加工区A356铝合金组织及性能,系统分析了加工参数及冷却工艺对加工区成型、晶粒细化、显微硬度及加工变形的影响。结果表明:转速和加工速度所引起的应变和热量共同影响晶粒细化程度;随着转速的增加,材料所受应变提高,从而有利于晶粒细化,但高转速和低加工速度所产生的高热输入会导致晶粒长大。水冷工艺则可有效抑制晶粒的长大和加工变形。Si第二相颗粒周围会因位错堆积而引发局部晶粒的超细化。

电磁搅拌对铝硅合金显微组织的影响

研究电磁搅拌对亚共晶、共晶及过共晶Al Si合金显微组织的影响 ,并对其在EMS作用下的液淬组织和凝固组织进行研究。试验表明 :电磁搅拌能够改变正常的铝硅合金凝固行为。本试验条件下EMS作用下非树枝晶存在异常长大、聚集和缩颈熔断现象 ;对亚共晶Al Si合金凝固主要表现为共晶组织发生粗化 ;对过共晶Al Si合金凝固主要表现为初生硅的聚集与偏聚。

合金元素在铝合金汽车结构件铸件的研究现状

汽车结构件常用铸造铝合金主要分为Al-Si系和Al-Mg系,综述了添加合金元素提高合金性能的常用手段。对于Al-Si系铸造铝合金,Si不仅可以提高铸造性能,还可以抑制针状Al5FeSi相的形成;Mg和Cu是主要的强化元素,可以形成Mg2Si相、Al2Cu相和Q-Al5Cu2Mg8Si6相;Mn和Mo主要抑制针状富铁相生成;V、Ti和Zr可以细化晶粒,从而提高力学性能。对于Al-Mg系铸造铝合金,当Si含量较高时,如Magsimal誖-plus(Al Mg6Si2MnZr)合金,Mg2Si相为主要强化相,为了避免针状富铁相的生成,Fe含量要求极低;当Fe含量较高时,如Castaduct誖-42(Al Mg4Fe2)合金,主要依靠Mg元素固溶在Al基体,并形成Al-Fe共晶相提高合金强度,Si元素为杂质元素,可以减少针状Al-Fe-Si相的生成。

Sc、Ti及短时时效热处理对Al-Si合金性能的影响

通过在Al-Si合金中加入Sc和Ti元素,经过180℃×2 h或220℃×3 h短时时效热处理来调控铸造Al-Si合金的导热、热膨胀及力学性能。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等方法观察合金元素及短时时效热处理对铸造Al-Si合金组织演化的影响,并建立微观组织与材料导热系数、热膨胀系数和力学性能之间的关系。结果表明,Si含量的增加能促进粗大初生Si相的析出,弱化Al-Si合金的导热和力学性能,抑制材料的热膨胀程度。Sc或Ti的加入能抑制初生Si相的粗化,细化次生Si相,提升Al-12Si合金的抗拉强度;同时,可以降低材料的热膨胀系数。短时时效热处理可缓解材料元素偏聚现象,显著提升Al-Si合金导热系数,但会降低铸造Al-Si-(Sc,Ti)合金的导热系数。

高导热(电)/高强度铸造Al-Si合金的开发及研究进展

Al-Si系合金具有优异的铸造性能、机加工性能、耐腐蚀性能,且其导热(电)性能和力学性能的潜在提升空间很大。随着新能源汽车行业和5G通讯行业的快速发展,对铸造Al-Si系合金的导热(电)性能和力学性能提出了较高的要求。阐述了金属电阻理论及导热(电)模型,综述了国内外高导热(电)/高强度Al-Si合金的开发及研究进展,重点介绍了6种常用合金元素(Fe、Cu、Mg、Zn、Ni、Zr)和常用变质元素对铸造铝合金微观组织、导热(电)性能和力学性能影响的研究现状,分析了高导热(电)/高强度铸造Al-Si合金研究存在的问题并展望了未来的发展方向。

Mn、Sn对铸造Al-7Si合金耐腐蚀性能的影响

采用电化学腐蚀和浸泡腐蚀研究了Al-7Si铸造合金在NaC1含量为3.5%的水溶液中的腐蚀行为,探讨了Mn、Sn对Al-7Si合金的塔菲尔曲线以及自腐蚀电位、腐蚀电流密度等电化学参数的影响,并利用电子分析天平和扫描电镜分别对各合金浸泡腐蚀后的质量损失和腐蚀形貌进行了测量与分析。结果表明,各试验合金均较快进入钝化状态。随着Mn、Sn的加入,各合金自腐蚀电位均向负向移动、腐蚀电流密度增高,腐蚀质量损失增大,耐腐蚀性能降低。同时合金的腐蚀形貌和腐蚀机理也发生转变。

Fe含量对高纯Al-Si合金力学性能的影响

研究了Fe含量对高纯Al-Si合金力学性能的影响,并分析了Fe含量分别为<0.05%、0.1%、0.3%、0.5%时的金相组织和Fe含量<0.05%、0.5%、1.2%时的扫描断口。结果表明,对于高纯Al-Si合金,Fe含量小于0.5%时,随着Fe含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率直线下降,当Fe含量增至0.5%～0.6%时,抗拉强度和伸长率基本降至最低值,而屈服强度略有升高。