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)。

压力铸造(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91复合材料的研究

在CO2/SF6气氛保护下,采用压铸的方法将小于74μm的Al63Cu25Fe12准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,在720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的体积分数为10%的(Al63Cu25Fe12)p/AZ91镁基复合材料。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDAX)分析了复合材料中准晶颗粒与基体金属之间的反应,并且研究了复合材料不同于基体材料的热处理工艺过程和性能的关系。结果表明,在复合过程中,准晶I相出现了分解,分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生了反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒的周围,同时Mg向颗粒中浸渗,填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低。

铸造法制备Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)准晶

通过常规铸造法制备了Al63Cu25Fe12准晶合金,并对其热处理工艺进行了初步探索,采用显微镜和扫描电镜观察了金相组织,采用XRD衍射分析了其中的准晶相及类似晶体相。研究结果表明,铸造法制备的AlCuFe准晶材料中主要由二十面体I相、立方结构β相和单斜结构λ相3种物相组成。常熔铸制备的Al63Cu25Fe12准晶合金在接近I相熔点长时间退火,可以显著提高I相的含量。

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。

铸造温度对AlSi9Cu3(Fe)合金显微组织的影响

Al Si9Cu3(Fe)铝合金是铸造铝合金中使用较为广泛的合金,铸造温度是亚共晶铝硅合金获得优良力学性能的重要加工参数。通过研究不同铸造温度下Al Si9Cu3(Fe)合金中α-Fe和β-Fe的含量,推导含铁化合物相的演化过程。在680~960℃之间,以70℃为间隔,选择5种不同温度制备得到Fe含量约为0.7wt%的Al Si9Cu3(Fe)合金。结果表明,在不同铸造温度下,Al Si9Cu3(Fe)合金的二次枝晶臂间距没有显著变化。当铸造温度高于890℃后,有害相β-Fe的析出受到了一定程度的抑制。同时,块状或汉字状的α-Fe相成为微观结构的主导相。当铸造温度较高时,富Fe相结晶成稳态β-Fe相的平衡条件被打破,更容易形成亚稳态的α-Fe相。

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。