Al-Ti-C-B晶种合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及力学性能的影响

目的以近共晶Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金为研究对象,对加入了Al-Ti-C-B晶种合金的Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的微观组织和力学性能进行分析。方法利用金相显微镜、扫描电镜、数显布氏硬度计和万能拉伸试验机等研究Al-Ti-C-B晶种合金对该合金显微组织和力学性能的影响。利用Al-Ti-C-B晶种合金中的陶瓷颗粒对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金进行强化,同时晶种合金中的粒子作为Al-Si多元合金中α-Al的有效形核衬底,可细化α-Al晶粒,并改善Al-Si多元合金中化合物的分布。结果加入质量分数为0.5%的Al-Ti-C-B晶种合金后,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al得到细化,合金中的Si相和耐热相粒子分布更加均匀,同时力学性能明显提高,高温抗拉强度和室温抗拉强度分别提高了约12.1%和5.3%。结论适量添加Al-Ti-C-B晶种合金可有效改善Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中耐热相的分布,使耐热相分布更为均匀,可进一步提高合金的力学性能。

变形对Al-Ti-C-B晶种合金晶粒细化行为的影响机理

采用了室温冷轧对Al-Ti-C-B晶种合金进行了变形处理,并探究了变形量对其组织及其对工业纯铝晶粒细化和抗衰退性的影响。结果表明,变形使铸态组织中粗大的TiAl3相发生明显的破碎细化,并在一定程度上改善了TiCxBy的弥散分布。在工业纯铝中添加0.2%的铸态Al-5Ti-0.3C-0.2B晶种合金,纯铝的平均晶粒尺寸由1 500μm细化到240μm。当添加变形量为60%的晶种合金时,α-Al的平均晶粒尺寸可进一步细化至165μm,变形后细化效果提高了约1.5倍,并且在保温75min后无明显衰退。但随变形量进一步增加至90%以上时,晶种合金的细化效果略有下降,但其晶粒细化效果仍优于铸态晶种合金。

Al-TCB晶种合金对ZL302铝合金微观组织及力学性能的影响

铝镁合金具有较高的比强度、良好的耐蚀性和焊接性,是未来空天、高速列车、海洋等领域极具竞争力的材料,对该合金强塑性能的设计是行业关注的焦点之一。本文采用Al-TCB晶种合金对ZL302铝合金进行了微观组织与力学性能调控,利用光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机等对ZL302合金的晶粒形貌与尺寸及拉伸性能进行了测试与分析。实验结果表明,相比于Al-5Ti-1B中间合金,Al-TCB晶种合金对ZL302合金的晶粒细化效果更显著,可由毫米级细化至67.5μm,组织中的树枝晶转变为等轴晶形态;对合金进行拉伸性能测试,添加1%(质量分数)的Al-TCB晶种合金后,ZL302合金的抗拉强度和延伸率由208.0 MPa和5.8%提升至218.8 MPa和9.7%。因此,Al-TCB晶种合金能够减小ZL302的晶粒尺寸,从而提升其力学性能。

新型Al-P-N晶种合金及其对过共晶Al-Si系合金组织和性能的影响

研究了Al-P-N晶种合金及其对过Al-Si合金组织和性能的影响。结果表明:AlP和AlN粒子在Al-P-N晶种合金中形成,AlN粒子存在于AlP粒子的周围,因此抑制了AlP粒子的长大,使AlP得到了细化。与Al-P合金相比,Al-P-N合金中AlP粒子数目多、尺寸小,从而提高了Al-Si熔体对P的吸收率。过共晶Al-Si合金经Al-P-N合金细化,可以减少P的添加量达到与Al-P合金相同的细化效果,且室温极限拉伸性能得到显著提高。在提高P吸收率的基础上,提出了Al-Si熔体中AlN粒子对P原子的吸附模型。

Al-P系晶种合金的研究与应用

对铝硅活塞合金用Al-P系列晶种合金的制备方法、组织特点、应用原理和细化作用等方面进行了系统介绍。在介绍铝硅活塞用Al-P晶种合金研究进展的同时,提出了面临的挑战和机遇,从而进一步推动该领域内晶种合金的发展。

抗Si“中毒”AlTiC-B晶种合金对ZL114铝合金组织和力学性能的影响

针对亚共晶Al-Si合金中粗大α-Al枝晶和Si致细化“中毒”难题,研制出一种抗Si“中毒”的AlTiC-B晶种合金。本工作研究了该晶种合金对ZL114铝合金微观组织和力学性能的影响,通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、布氏硬度计和万能试验机对ZL114铝合金进行了微观组织分析和力学性能测试。结果表明,加入质量分数为0.3%、0.6%和1.0%的AlTiC-B晶种合金后,ZL114合金粗大的α-Al枝晶得到了显著细化,晶粒尺寸由1224μm分别细化至186μm、122μm和116μm;室温屈服强度从250 MPa分别提升至295 MPa、340 MPa和345 MPa,分别提高了18.0%、36.0%和38.0%。力学性能的提高主要归因于α-Al枝晶的细化,以及细化后共晶Si分布的均匀化。

Al-B-C晶种合金对6201铝合金导热及力学性能的作用机理分析

6xxx系Al-Mg-Si合金具有较高的载流子迁移率、热导率以及较高的力学性能,可应用于电力电子设备、散热器、导体材料等,拥有广阔的发展前景。为保证器件及设备高效稳定运转,提高相关材料的散热性能是目前迫切需要解决的关键问题之一。以6201铝合金为研究对象,通过添加Al-B-C晶种合金引入Al_(3)BC粒子及AlB_(2)相,将硼化处理与第二相强化相结合促使合金导热性能与强度同时提升;同时,对材料的微观组织、晶粒尺寸及断口形貌进行了分析表征。通过该方法使得材料热导率提升至210.02 W/(m·K),相比原始合金提升了22.5%。200℃下材料的屈服强度、抗拉强度分别提升至245 MPa、250 MPa。

Al-TCB对ZL205A合金晶粒细化及强韧化行为的影响

采用含B掺杂TiC_(x)粒子的Al-TiCB晶种合金(Al-TCB)对含Zr的ZL205A合金进行了熔体处理,研究了该晶种合金对ZL205A合金微观组织及性能的影响。利用光学显微境、场发射扫描电镜、场发射电子探针等分别对Al-TCB晶种粒子特点及ZL205A合金的微观组织、流动性及力学性能进行了分析和测试。结果表明:加入0.5wt.%、1.0wt.%、2.0wt.%的Al-TCB后,ZL205A中α-Al晶粒得到明显细化,晶粒尺寸由236.8μm分别细化至77.7μm、75.5μm、69.2μm,晶粒细化效果稳定,抗Zr“中毒”能力强,且未发生明显的细化衰退现象;加入量为4.0wt.%左右即达到晶粒细化极限,此时晶粒尺寸为63.9μm,形貌由发达的树枝状转变为近球状。加入质量分数为1.0%的Al-TCB后,ZL205A合金的流动性明显提高,流动性试样的长度由457 mm增加至644 mm,流动性试样长度提升了40.9%;加入质量分数为1.0%的AlTCB后,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为430 MPa、493 MPa和9.7%,分别提高了3.6%、3.1%和70.1%。

异种铝合金铆接接头腐蚀疲劳行为研究

用质量分数为3.5%的NaCl溶液70℃腐蚀5 mm厚6082-T6/6005A-T6异种铝合金铆接接头,研究其疲劳破坏行为。结果表明:空气中铆接接头疲劳极限为4.48 kN,失效位置为铆体帽沿根部;腐蚀介质中铆接接头疲劳极限为3.6 kN,腐蚀疲劳载荷大于4 kN时,失效位置与空气中一致,低于4 kN时疲劳裂纹始于6005A侧母材表面约500μm厚的粗晶层,且沿晶开裂。去除粗晶层制成的铆接接头腐蚀疲劳极限为3.97 kN,疲劳载荷低于4 kN时,裂纹始于表面细晶,并存在约50μm沿晶开裂。腐蚀环境改变了铆接接头疲劳失效模式,6005A铝合金与异种材质相比在腐蚀介质中腐蚀电位最低,表层晶粒尺寸和晶界析出相是影响铆接接头腐蚀疲劳性能的主要因素。

AuPt合金的两种典型生长机理研究

分别采用晶种生长法和快速共还原法制备得到了AuPt合金。采用晶种生长法制备AuPt合金时,Au晶种的尺寸对Au-Pt双金属结构的形成有关键性影响,当用小尺寸的Au纳米颗粒(3nm)作为晶种时才会形成AuPt合金结构,当Au晶种尺寸较小时,由于颗粒内纳米尺度的原子快速扩散导致合金结构的形成。高温下油胺对Au和Pt前体的快速共还原会使Au和Pt在极短的时间内同时得到还原,避免了两相的分离,得到了AuPt合金结构。

生料中采用铁合金炉渣配料煅烧熟料

铁合金炉渣为高温煅烧后通过水淬的工业废渣,化学成分主要为SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)均为活性硅氧化物,主要矿物为C_(2)S、C_(3)S及玻璃体。在生料配料时加入铁合金炉渣,活性硅和氧化钙均能改善熟料的易烧性降低熟料热耗。在生料中铁合金炉渣带入少量的C_(3)S晶体,在熟料煅烧时C_(3)S形成过程中起到晶种的作用,使熟料中的C_(3)S晶体细小均匀量大,提高熟料强度,同时降低熟料烧成温度。其含有较高的Al_(2)O_(3)(含量在25%左右)减少高岭土(页岩、黏土)的使用量,减少高岭土脱水耗热。铁合金炉渣中的钙、镁均以氧化物的形式存在,可以降低碳酸盐分解热和吨熟料CO_(2)排放量。铁合金炉渣中含有微量元素和活性MgO,在熟料煅烧过程中能降低最低共熔温度和熟料形成温度。铁合金炉渣降低水泥熟料能耗,减少碳排放,提高水泥熟料质量,降低成本要求,在生料中掺入铁合金炉渣煅烧熟料效果显著。

改善Al-Mg合金流动性及力学性能的新方法

目的改善Al-Mg合金的流动性和组织性能。方法向Al-Mg合金中加入含有掺杂型Ti Cx的Al-Ti-C-B晶种合金(简称Al-Ti-C-B),借助其对Al-Mg合金枝晶大小及形貌调控,研究其对Al-Mg合金流动性和组织性能的影响,并与传统的Al-Ti-B中间合金细化剂进行对比。结果加入Al-Ti-C-B后Al-Mg合金的流动性和力学性能均高于Al-Ti-B,螺旋流动性试样长度由692 mm提高到937 mm,提高了约35.4%;Al-Mg合金的拉伸强度分别由192 MPa提高至216 MPa,伸长率由2.1%提高至4.1%,分别提高了12.5%和95.2%。结论借助Al-Ti-C-B及其晶种技术能够实现对Al-Mg合金流动性和力学性能的同步提升。

纳米TiC_P对2024合金流动性及力学性能的影响

研究了纳米TiC颗粒(TiC_p)对2024铝合金流动性及力学性能的影响。试验结果表明,原始2024合金铸态组织呈粗大枝晶状,流动性差,存在浇不足、热裂等铸造缺陷。以Al-TiC晶种合金的形式添加0.1%TiC_p后,2024合金晶粒形貌得到改善,粗大枝晶生长被抑制,流动性显著提高,螺旋流动性试样平均长度由556 mm提高至696 mm,提高约25.2%;合金的力学性能明显提高,硬度、抗拉强度和伸长率分别为HBW120.5、365 MPa和2.08%,较原始2024合金分别提高5.6%、8.6%和40.5%。

高强韧Al-Si-Mg合金材料设计与制备

为获得高强韧Al-Si-Mg合金,以亚共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,探究了ASN晶种合金对其组织及室温力学性能的影响。试验结果表明:未添加ASN晶种合金时,Al-Si-Mg合金中α-Al晶粒粗大,枝晶发达,共晶组织分布不均匀;而向Al-Si-Mg合金中添加1%的ASN晶种合金后,α-Al晶粒得到一定细化,枝晶生长受到抑制,共晶组织分布较弥散均匀;此外,引入ASN晶种合金后,Al-Si-Mg合金的布氏硬度由HBW107.8提升至HBW127.4,提高了18.2%;室温抗拉强度由325 MPa提升至390 MPa,屈服强度由240 MPa提升至345 MPa,分别提高了20.0%和43.8%。ASN晶种合金有效地改善了Al-Si-Mg合金的组织,提高了其室温力学性能,从而获得了高强韧Al-Si-Mg合金。

稀磁合金中铁原子之间的相互作用

本文从稀金铁和稀铜铁合金中,找到了合金中相邻铁原子之间存在直接的交换的回旋电子电流现象,交换电子的德布罗意波长λ=4L,L 为合金中相邻两个铁原子间距,交换电子的动能为E=(h^2)/(2mλ~2(?))当E=K_BT_C 时,交换电子电流被热能K_BT_C 阻塞,合金丝的绝对热电势率降为零,相邻铁原子核之间失去共振状态,进一步的计算衷明,每个铁原子有磁矩2.34μ_B,而与铁的浓度无关,在O_K 附近,相邻铁原子之间的最大作用距离是10^(-6)～10^(-5)cm。

板状WC晶种加入对硬质合金性能的影响

通过加入板状WC晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金,研究了加入板状WC晶种对两种硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明,加入板状WC晶种后硬质合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,WC-20%Co中的板状WC晶粒比WC-10%Co多且尺寸大。少量晶种的加入对WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金密度基本无影响,但两者的硬度和抗弯强度都有所增加,特别是抗弯强度分别提高了12%和11%。

Al-TCB晶种合金对A356合金抗“中毒”的长效细化行为

利用一种新型Al-Ti-C-B(Al-TCB)晶种合金对A356铝合金进行细化,并研究了该晶种合金细化A356合金时的抗Si致"中毒"行为。结果表明,Al-TCB晶种合金对A356合金细化效果远优于Al-5Ti-1B细化剂。向A356合金中添加0.3%的Al-TCB晶种合金,在730℃保温15~480 min,细化效果稳定、无衰退,保温时间为60 min时细化效果最佳,A356合金的平均晶粒尺寸为(135.3±3.5)μm。以上结果表明,Al-TCB晶种合金具有优异的抗Si致细化"中毒"的能力,从而对A356合金具有高效、长效、稳定的细化效果。

Fe基纳米晶合金的晶化机理研究

根据用原子力显微镜对在不同温度下晶化的Fe基非晶合金薄带三维介观结构的观察,结合X射线衍射、Mssbauer谱等前人已有的实验结果并在目前已有的理论研究基础上,对Fe基非晶合金薄带在不同温度下的晶化过程进行了系统的分析、研究,提出了两种Nb-B框架介观结构、团聚相和单位体积纳米晶粒平均数等新概念,建立了Fe基纳米晶合金的晶化机理假说,提出了描述Fe基非晶合金晶化过程的介观织构模型.这个模型能够演化成二相结构模型和三相互套结构模型,还可以合理地解释现有的实验结果以及500—600℃退火中Fe基纳米晶巨磁阻抗比率最大值变化明显的原因.

Al-7Si-0.35Mg合金的强韧化设计

采用Al-TCB晶种合金(TCB指B掺杂型TiC以及C掺杂型TiB_(2)两种粒子的简称)对Al-7Si-0.35Mg合金(A356合金)进行强韧化设计,通过直读式光谱仪、光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机等对A356铝合金的化学成分、微观组织及力学性能进行了测试和分析。结果表明,Al-TCB晶种合金不仅具有优异的抗Si致细化“中毒”能力,而且还可以通过调整加入量对该合金实现强韧化设计。加入质量分数为0.2%、0.5%和1.0%的Al-TCB晶种合金后,A356铝合金的α-Al晶粒被显著细化,平均晶粒尺寸由1135μm分别细化至140、90和91μm;屈服强度分别提高了6.0%、10.0%和8.0%,抗拉强度分别提高了4.8%、8.1%和7.1%,伸长率也分别提高了40.7%、72.2%和77.8%。力学性能的提高主要归因于α-Al晶粒的细化以及其对共晶Si均匀化分布的改善。