AlSi7 Mg系铝合金组织的热力学分析

运用Thermo Calc热力学软件对平衡条件下AlSi7Mg系铝合金组织进行了定量计算,研究了化学成分和温度两因素的影响规律。结果表明,AlSi7Mg系铝合金中Mg2Si强化相开始析出温度及数量主要取决于镁含量,增加镁含量可以提高Mg2Si强化相数量及其析出温度;200℃温度以上时效会导致Mg2Si强化相数量急剧下降及其强化效应的衰退,热力学计算确定的最佳固溶温度和时效温度分别在525～550℃和150～200℃之间,其结果与现有试验数据基本上相符。

机械振动对AlSi7Mg合金组织和力学性能的影响

研究了不同机械振动强度下制备出AlSi7Mg合金的凝固组织,随着机械振动的加强,合金的初生相平均尺寸和晶粒改性产生明显变化,初生相平均尺寸呈减小的趋势,相对应的晶粒细化程度逐渐增加。当机械振动强度分别为0、1.5、3.0、4.5和6 mm·Hz时,合金的初生相平均尺寸分别为48.99、47.06、43.75、39.12、28.67μm;合金的抗拉强度分别为158.03、165.25、170.12、176.37、186.29 MPa;屈服强度分别为127.74、132.42、140.57、143.61、147.86 MPa;伸长率分别为2.20%、2.48%、2.71%、3.56%、4.80%。合金的力学性能随机械振动的加强逐渐升高。

汽车用AlSi7Mg铝合金的压铸工艺研究

采用不同的浇注温度和模具预热温度进行了AlSi7Mg铝合金试件的压铸,进行了试验件的力学性能测试和X射线无损分析。结果为:当浇注温度为700℃时,随着模具预热温度从150℃增加到350℃,试件的强度呈现先增加后减小的趋势。模具预热温度250℃的试件的抗拉强度达到最大值240.74MPa,屈服强度182.71MPa。当模具预热温度为250℃时,随着浇注温度从680℃升高至720℃,试件的强度同样呈现为先增加后减小的趋势。在其他压铸参数相同的条件下,在模具预热温度250℃时700℃浇注的AlSi7Mg铝合金压铸试件经过X射线无损探伤并未观测到明显缺陷。

流变铸造浆料温度对AlSi7Mg合金组织和性能的影响

采用流变铸造生产了AlSi7Mg铝合金的压铸件,对不同浆料温度的压铸件的微观组织进行了观察,并测试了不同参数生产出的压铸件的力学性能。结果表明,不同浆料温度下汽车用流变压铸AlSi7Mg合金的冷却速度随浆料温度的升高而逐渐增大;合金的晶粒平均尺寸随浆料温度的降低而逐渐变大;合金的抗拉强度随浆料温度的升高先升高后降低;合金的断后伸长率随着浆料温度的降低而增加。在浆料温度600℃时,汽车用流变压铸AlSi7Mg合金的力学性能最佳。

AlSi7Mg合金熔体等温处理中组织形态的演变

研究了AlSi7Mg合金在液相线附近不同的温度下保温时,其凝固组织形态的演变规律。在600～650℃之间不同的温度下对AlSi7Mg合金保温30min处理,研究了合金中初生α相的形态随温度改变而演变的过程。试验结果表明:在605～650℃之间保温时,随着保温温度的降低,初生α相逐渐由发达的树枝晶向蔷薇状枝晶和粒状晶转变;在605℃保温30min,可得到尺寸较小、分布均匀的粒状初生α相,在605℃以下保温时,初生α相又开始向蔷薇状形态演变。另外,在605℃下对AlSi7Mg合金进行不同时间的保温处理,结果显示:随着保温时间由10min延长到60min,初生α相的形态经历了由不规则的枝晶到均匀的粒状等轴晶再到蔷薇状组织的转变过程。

半固态AlSi7Mg铝合金的新型流变成形

采用新型流变成形技术,研究了压射比压与压射速度对半固态AlSi7Mg铝合金流变压铸过程的影响．结果表明:将低过热度浇注与短时弱电磁搅拌相结合,能制备出均匀的半固态AlSi7Mg铝合金浆料,适合流变压铸,流变成型参数范围较宽,有利于提高压铸件的质量．试片的璧厚、压射比压和压射速度都对半固态AlSi7Mg合金浆料的充填性有较大的影响．对于10 mm的试片,压射比压应≥15 MPa,压射速度应≥0．384 m／8;而对于5 mm的试片,压射比压应≥20 MPa,压射速度应≥1．152 m／8．

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响。试验结果表明:单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用(旋转感应+无芯感应)复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量。

用行波电磁搅拌制备半固态AlSi7Mg合金浆料

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响.结果表明,用该工艺可制备初生α-Al形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料.浇注温度合适,短时间弱电磁搅拌(8 s左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状,组织分布比较均匀的浆料组织.浇注温度一定,适当提高搅拌功率可明显改善初生α-Al的形貌,但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善.用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料,从其边部到心部的径向组织初生α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.

AlSi7Mg合金半固态成形件的热处理工艺

利用电阻炉加热 ,采用正交设计方法 ,优化了半固态A3 5 6铝合金触变成形件轴瓦盖的热处理工艺 ,并进行了硬度测试。结果表明 :半固态成形后的轴瓦盖T6处理的最佳工艺制度为固溶温度 5 3 5℃ ,固溶时间 10h ,时效温度 165℃ ,时效时间 5h。其硬度值 (HV)为 116.85MPa ,此时析出相分布均匀 ,组织细小。

变温搅拌制备AlSi7Mg合金半固态浆料的研究

采用变温机械搅拌方法制备Al Si7Mg合金半固态浆料,研究了冷却速度、剪切速率对浆料组织的影响,探讨了强制对流条件下半固态浆料中球状初生相的制备机理。结果表明在强制对流机械搅拌、剪切速率40 s-1,冷却速度0.12~0.25℃/s以及剪切速率20~80 s-1、冷却速度0.12℃/s条件下制备出近球状组织的Al Si7Mg合金半固态浆料。增加剪切速率对浆料组织形貌影响不大,冷却速度是决定半固态浆料组织形貌的关键因素。强制对流下的合金熔体,在保证合金熔体温度场、溶质场均匀性和合适的冷却速度条件下,初生相就会以球状晶的特定生长方式生长,从而获得满足流变成形的半固态浆料组织。

合金元素对铸造AlSi7Mg合金导电率的影响

研究了合金元素Ｓｉ、Ｍｇ及杂质元素Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ等对铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金导电率的影响。结果表明，Ｓｉ对合金的导电率有不利的影响，其含量应控制在下限；随着Ｍｇ含量的提高，合金的导电率降低，综合考虑强度和导电率，Ｍｇ含量应控制在０．２５％～０．４％；Ｆｅ是合金中的有害元素，但其对导电率影响不大，其含量应低于０．２％；Ｃｕ、Ｍｎ是合金中的杂质元素，对导电率有不利影响，应减小其含量。

工艺参数对挤压铸造成形AlSi7Mg铝合金构件组织与性能的影响

借助重力铸造和挤压铸造技术分别成形了AlSi7Mg铝合金模拟构件,利用拉伸试验机、金相显微镜和扫描电镜等手段研究了工艺参数对成形件组织与性能的影响规律。结果表明:与重力铸件相比,挤压铸造件的抗拉强度、伸长率和屈服强度分别提高了41%、562%和0.5%,挤压铸造件的平均晶粒尺寸随着浇注温度、模具温度和保压时间的增加呈现出先减小后增大的趋势。最佳挤压铸造工艺参数范围为浇注温度700~720℃、模具温度200~250℃、保压15~30 s,在该工艺条件下最好的综合力学性能为抗拉强度221 MPa、屈服强度121.5 MPa和伸长率7.6%。Si、Fe、Mn、Mg等元素在晶界处发生偏析,对挤压铸造成形件的力学性能会产生不利影响。

钛对AlSi7Mg0.3合金力学性能的影响

研究了钛对ＡｌＳｉ７Ｍｇ０．３合金金相组织和力学性能的影响。钛量超过０．１２％，铝合金晶粒不再细化，而冲击韧度和伸长率急剧下降，抗拉强度缓慢上升，硬度变化甚微。力学性能如此变化可能是出现针状钛相造成的。ＡｌＳｉ７Ｍｇ０．３合金最佳钛量应在０．０８％～０．１０％范围内。此时，铁含量接近０．１８％。

汽车用AlSi7Mg铸造铝合金的组织和性能研究

研究了汽车转向节部件AlSi7Mg铝合金的组织和性能,主要通过不同保温温度和时间的固溶热处理制度,研究了固溶热处理工艺对AlSi7Mg铸造铝合金的组织和力学性能的影响规律。试验结果表明:538℃和8 h保温后,合金固溶更加充分,热处理后合金的共晶组织球化程度较高,固溶温度对共晶组织形态的影响要比保温时间的影响大得多,AlSi7Mg合金在538℃/8 h+淬火+160℃/6 h热处理状态下,材料的综合性能达到了较高的水平,若材料的韧性满足产品要求,可以降低固溶热处理的保温时间,以提高热处理效率。

触变成形AlSi7 Mg合金的组织与性能

AlSi7Mg合金半固态浆料经触变成形及热处理后 ,其性能得到显著提高。试验采用电子显微镜、扫描电镜及电子拉伸机 ,研究了液相线半连续铸造法制备的AlSi7Mg合金半固态浆料的组织、二次加热的合金组织、经触变成形及T6处理后的组织与性能。结果表明 ,触变成形并经热处理后的AlSi7Mg合金 ,其组织中析出相为Al3Si和AlSi化合物 ,σb 达到 2 90 .2MPa ,δ5达到 12 .9% 。

复合变质对AlSi7Mg合金组织和性能的影响

通过在铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金中加入一种新型复合变质剂，研究其对合金力学性能和组织的影响，并采用透射电子显微镜（ＴＥＭ）研究合金在时效过程中组织的变化。结果表明：采用此新型变质剂可有效提高铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金的力学性能。合金经５３５℃×６ｈ固溶化处理和１５０℃×６ｈ时效处理后，其σｂ达到３５１．７ＭＰａ，δ达７．７９％。经ＴＥＭ分析，采用此变质剂处理的铸造ＡｌＳｉ７Ｍｇ合金在时效过程中不仅会产生Ｍｇ２Ｓｉ相，而且发现了一种新的时效强化相。通过分析，认为该相的析出过程与Ｍｇ２Ｓｉ相似，且其析出温度要较Ｍｇ２Ｓｉ相略低。由于此新强化相的析出使得合金在较低温度时效时即可获得较好的强化效果。

钇基重稀土对AlSi7Mg0.3合金组织和性能的影响

采用钇基重稀土对AlSi7Mg0.3合金进行了细化变质处理,研究了钇基重稀土对合金组织、热处理态力学性能的影响。实验表明: 钇基重稀土能强烈变质AlSi7Mg0.3合金中的共晶硅,同时对初晶α(Al)有明显的细化作用,使合金的力学性能得到大幅提高。

铸造AlSi7Cu2Mg合金成分优化研究

研究了在低压铸造的条件下,Cu,Mg,Cd,Zr合金元素对铸造AlSi7Cu2Mg力学性能的影响。利用正交实验分析的方法,确定了主要影响因素。实验结果表明:各因子的影响从大到小顺序为:Cu>Cd>Zr>Mg,其中Cu的含量对合金性能影响最大,Cd次之,Zr、Mg的极差值较为接近,对合金力学性能的影响相当;通过分析,得到了最优组合。

铁路网用ENAC-AlSi7Mg0.6铝合金的应用研究

对铁路接触网用定位支座(材质AlSi7Mg0.6高强铝合金)进行了分析。采用两次氩气精炼配合锶变质的方式对合金熔体进行了处理,进行了合金的熔炼、成型和铸件的固溶时效。通过对比试验,确定了固溶温度535℃+时效170℃×5 h的T6处理工艺。经过T6处理的AlSi7Mg0.6合金抗拉强度达到310MPa,屈服强度达到258MPa,硬度达到104 HB。

弱搅拌功率对半固态AlSi7Mg合金浆料组织的影响

采用低过热度浇注和弱电磁搅拌制备浆料技术制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了弱搅拌功率对合金浆料初生相α-Al形貌的影响以及浆料组织的径向分布。研究结果表明,在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,当AlSi7Mg合金液在浇注温度为630℃、搅拌功率为0.36kW时可制备出初生α-Al相形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、直径为127mm的AlSi7Mg合金浆料;在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,适当提高搅拌功率可改善初生α-Al相形貌,但当搅拌功率提高到一定程度,再增大搅拌功率,初生α-Al相形貌并没有得到进一步改善;从半固态AlSi7Mg合金浆料组织的径向分布看,由边部到心部,浆料的组织形貌从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织演化。