利用莫来石陶瓷与AlSi_(12)合金制备相变储热材料的研究

以莫来石陶瓷和AlSi_(12)合金为原料,合成一种新型的相变储热材料。分析服役期间相变储热材料的物理化学性质,及其相组成、显微结构的变化规律,并探讨AlSi_(12)合金的氧化损坏对相变储热材料储热性能的影响。分析结果表明:经莫来石陶瓷封装的AlSi_(12)合金具有优良的抗氧化性,持续服役1 000 h后,AlSi_(12)合金的氧化增重率仅为3.75%;服役期间,AlSi_(12)合金中部分Al元素被氧化成Al_2O_3,导致了AlSi_(12)合金的相变温度范围变窄,储热量随之减小,从而影响了AlSi_(12)合金的储热性能;AlSi_(12)合金不会严重腐蚀莫来石陶瓷,也不会向莫来石陶瓷渗透,且部分Al_2O_3积聚在莫来石陶瓷表面,从而降低了AlSi_(12)合金在服役后期的氧化速度。研究结果为利用AlSi_(12)合金制备相变储热材料提供参考。

AlSi12合金泡沫的真空发泡制备工艺

为克服现有熔体发泡制备泡沫铝工艺中发泡剂TiH_2含量高所带来的成本高、分散性差、与发泡工艺匹配难、降低材料性能等负面影响,采用新型真空发泡法制备Al Si12合金泡沫,并对其中的初始气孔及真空发泡AlSi12合金泡沫孔结构的形成及控制工艺进行研究。结果表明:AlSi12合金在620℃熔化保温1 h、添加1%Si C和2%Ca以2000 r/min的速度搅拌10 min增粘、添加微量(0.02%,质量分数)Ti H2以2000 r/min的速度搅拌6 min的条件下可获得均匀细小的初始气孔;在真空度为5 Pa下发泡10 s,真空下冷却6 min的条件下,获得了平均孔径2.4 mm,孔隙率83.7%,孔结构均匀的AlSi12合金泡沫;初始气孔以SiC、Al_2O_3、SiO_2等第二相为气泡非均质形核的核心。

高导热AlSi12Fe铸造铝合金的组织和性能

试验研究了变质元素Sr和Ca对新开发的高导热AlSi12Fe铸造铝合金导热性能的影响,以及工业批量化生产AlSi12Fe铸造铝合金铸锭的组织和性能,并进行了该合金压铸件应用于通信机箱的可行性研究。结果表明:Sr和Ca均能通过对共晶硅的变质作用来提高AlSi12Fe铸造铝合金的热导率,且Sr的改善作用比Ca的更明显,当添加w(Sr)=0.03%0.05%时效果最优;AlSi12Fe铸造铝合金锭横截面各个位置的电导率有所差异,这主要与冷却速率有关,最先冷却凝固位置的α-Al、共晶硅和Fe相更为细小,因而电导率和热导率更好;采用AlSi12Fe铸造铝合金可顺利压铸1.8 mm厚、60 mm高的复杂薄壁通信机箱散热翅片,机箱压铸态的热导率为160 W/(m·K),经时效热处理后热导率可达172 W/(m·K)。

Al-5Ti-0.2C添加量和细化时间对AlSi12铝合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、万能材料试验机研究了Al-5Ti-0.2C细化剂质量分数和细化保持时间对AlSi12铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铝液中加入Al-5Ti-0.2C持续2h合金的细化效果没有明显衰退。Al-5Ti-0.2C细化剂能够明显地细化AlSi12铝合金晶粒;随着细化剂质量分数的增加,铝合金晶粒尺寸明显减小,伸长率提高,尤其是高温伸长率提高明显。通过扫描电镜分析发现,添加细化剂的铝合金断口均为韧性断口,说明添加Al-5Ti-0.2C细化剂的AlSi12铝合金具有强韧性。

HEAp(AlCoCrFeNi)/AlSi12复合材料的制备及性能分析

采用粉末冶金法制备HEAp(AlCoCrFeNi)/AlSi12复合材料,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等微观检测方法研究复合材料的微观组织结构,用维氏硬度仪和拉伸试验机检测复合材料的硬度和抗拉强度。研究结果表明:本试验条件下复合材料中HEAp与基体Al界面结合良好,无微隙和夹杂,界面未见明显的反应层或扩散层;随着HEAp加入量的增加,复合材料的基体Al晶粒平均晶粒尺寸有所减小。加入HEAp的复合材料与未加入的相比,硬度、抗拉强度和延伸率均有所提高,其中,HEAp体积分数为7%的HEAp/AlSi12复合材料断后伸长率为5.1%,维氏硬度和抗拉强度分别为72.0HV和142 MPa,综合性能较好。

AlSi12铝合金铸件切削效率和降噪的研究

为了进一步提升切削效率和降低加工噪音,本文研究了AlSi12铝合金材料各主元素对压铸性能、材料性能和切削性能的影响,同时建立切削过程数学模型,通过理论计算和实验验证的方法得到机床和刀具的主要变量对切削效率和噪音的综合影响关系。结果表明,AlSi12材料在压铸工艺过程中呈现很好的铸造性能,且成形后的零件具有较好的材料性能,但加工过程切削热较为集中,对刀具的磨损较为剧烈,应当选用钨钢等硬度较高材质;AlSi12强度较高,应尽量减小切削力,从而降低切削功率,使得切削温度降低,缓解刀具磨损延长寿命,故在相同转速和进给速度的情况下选用较多刀刃的刀具;刀具变量与加工噪音不是强相关项,改善装夹方式可以起到更好的效果;钨钢刀具更适合切削效率的提升,给加工过程带来的负面影响较小。

AlSi12(Fe)(a)与AlSi10MnMg合金压铸件在长期热环境下的力学性能

长期热环境会影响AlSi12(Fe)(a)合金和AlSi10MnMg合金的力学性能。在相同的高压压铸工艺条件下制备合金。选择经过500h×120℃预处理的试样和普通试样进行力学性能测试。尽管预处理后AlSi12(Fe)(a)合金试样的力学性能发生了变化,但是没有衰减到材料标准值以下。预处理后AlSi10MnMg合金试样的抗拉强度与屈服强度有所提高,但伸长率降低,且低于材料的标准值。

轧制变形量对Mg-12Li-3AlSi合金组织和性能的影响

研究不同轧制变形量对Mg-12Li-3AlSi合金板材组织和性能的影响规律。结果表明,随着轧制变形量的增加,合金的抗拉强度明显增加,伸长率先增后减,总轧制变形量控制在85%～90%之间可获得综合力学性能优良的合金。