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。

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。

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。

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。

基于神经网络的汽车用AlSi7Mg铝合金压铸工艺优化

建立了高精度、高通用性的AlSi7Mg铝合金压铸工艺的人工神经网络模型,优化了AlSi7Mg合金的铸件性能。通过相关度分析,确定了输入变量对AlSi7Mg合金力学性能的相关性。结果表明,铸态AlSi7Mg合金的力学性能对Mg元素含量最为敏感。不同压铸参数对合金力学性能的相关度排序为Mg元素含量>>浇铸温度>模具预热温度>快充速度。最后预测了Mg元素含量对铸态AlSi7Mg合金力学性能影响,从结果中得出最佳的Mg元素含量应在0.35wt%~0.45wt%之间。

基于静电微量润滑的AlSi7Mg铝合金高速铣削能量消耗研究

目的通过开展AlSi7Mg铝合金高速铣削实验,研究静电微量润滑(Electrostatic Minimal Quantity Lubrication,EMQL)条件下不同的铣削参数对铣削过程中能量消耗的影响规律。方法采用AlSi7Mg铝合金板材,在PT50A加工中心开展EMQL条件下不同铣削参数(切削速度、进给量和铣削深度)的正交实验,以及4种润滑条件(干式、传统浇注润滑、微量润滑和EMQL)下的对比实验,监测不同铣削条件下机床功率P情况,并对功率进行曲线拟合,再依据拟合函数积分求解不同条件下铣削过程的材料去除能量E_(k),进而换算出相同材料去除体积下(即单位深度下)消耗的能量E′,然后根据功率求解铣削比能E_(k)。根据实验结果分析不同铣削参数和润滑条件对4种能量消耗指标(P、E、E′和E_(k))的影响规律,并将依据4种指标选出的正交实验优化参数应用于缸盖加工中。结果尽管切削速度v和进给量f各有不同,当铣削深度ap取最小值(0.4 mm)时,功率曲线水平以及材料去除能量E均位于各数据组的最低水平。在实验11加工过程中,每毫米切削深度的材料去除能量E′为最小值。不论ap值如何变化,铣削比能均随着f的增大而逐渐减小。EMQL与传统润滑在功率、材料去除能量及铣削比能的结果上均较为接近。根据4种指标结果选出了优化铣削参数,v=1800 m/min,f=0.16 mm/r,ap=0.4 mm。结论铣削深度对功率及材料去除能量的影响较显著,进给量对铣削比能的影响更为突出,而切削速度对E′值的影响较明显。此外,EMQL对传统润滑具有较好的替代性。

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。

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。

热处理对激光选区熔化AlSi7Mg合金微观组织和拉伸性能的影响

采用退火和固溶时效两种热处理方法对激光选区熔化(SLM)技术成形Al Si7Mg合金沉积态试样进行热处理试验,对热处理试样微观组织、拉伸性能和断口形貌进行分析。结果表明:沉积态试样微观组织主要由网状Si相和α-Al基体组成。经350℃/3 h/空冷(AC)退火后,在Al基体中形成尺寸约0.5μm的颗粒状Si析出相,横向试样抗拉强度和屈服强度由沉积态的435.78 MPa和299.23 MPa分别下降到210.35 MPa和152.01 MPa,伸长率由14.36%增加到30.83%。经535℃/3 h/水淬(WQ)+150℃/6 h/AC固溶/时效处理后,在Al基体中形成尺寸约2~3μm的颗粒状Si析出相,横向试样抗拉强度和屈服强度分别下降到349.27 MPa和309.67 MPa,伸长率增加到17.12%。本试验条件下,采用535℃/3 h/WQ+150℃/6 h/AC固溶时效热处理方法可获得较好的抗拉强度和伸长率匹配度。

高速列车用铸造AlSi7Mg合金耐盐雾腐蚀性能研究

选取高速列车用铸造AlSi7Mg铝合金进行中性盐雾试验,探讨了其在实际应用中的盐雾腐蚀行为。结果表明,盐雾腐蚀过程中试样表面出现点蚀特征,试样表面覆盖层腐蚀产物主要有Al、Si和O,致密的氧化膜具备稳定的化学特性,隔绝了盐雾腐蚀反应,起到保护材料的作用。

热处理对激光选区熔化AlSi7Mg合金显微硬度的影响

研究了激光选区熔化(SLM)成形Al Si7Mg合金沉积态、不同退火态(250℃/3 h、300℃/3 h、350℃/3 h)及不同固溶/时效态(520℃/3 h/水淬(WQ)+150℃/6 h、535℃/3 h/WQ+150℃/6 h、550℃/3 h/WQ+150℃/6 h)的微观组织和显微硬度。结果表明:沉积态微观组织主要由网状Si相和α-Al基体组成,显微硬度达到(110.52±5.91)HV。随着退火温度的升高,网状微观组织逐渐消失,显微硬度降低,350℃/3 h退火态的显微硬度降低至(74.32±1.35)HV。固溶/时效态网状微观组织消失,颗粒状Si析出相分布在Al基体中。随着固溶温度的升高,微观组织中Si颗粒的尺寸变大,显微硬度增加,550℃/3 h/WQ+150℃/6 h固溶/时效态的显微硬度可达(129.18±3.21)HV。随着退火温度固溶温度的升高,热处理态微观组织比沉积态更加均匀,显微硬度值离散程度降低。

Preparation of semisolid AlSi7Mg alloy slurry through weak traveling-wave electromagnetic stirring

The semisolid AlSi7Mg alloy slurry with large capacity was prepared by low superheat pouring and week traveling-wave electromagnetic stirring. The effects of electromagnetic stirring power and frequency on the shape and distribution of primary α-A1 grains in the AlSi7Mg alloy slurry were discussed. The experimental results show that the AlSi7Mg alloy slurry with fine and spherical primary α-A1 grains distributed homogeneously can be obtained. Under the condition of low superheat pouring and week traveling-wave electromagnetic stirring, when the pouring temperature is 630℃, raising the stirring power or frequency appropriately can gain a better shape of primary α-Al grains; but if the stirring power or frequency is increased to a certain value （1.72 kW or10 Hz）, the shape of primary α-A1 grains cannot be obviously improved and spherical primary α-Al grains distributed homogeneously can be still obtained.

铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析

研究了铸造A356-T6铝合金板不同位置处的拉伸性能。采用扫描电子显微镜和光学显微镜对拉伸断口及断口纵剖面的组织形貌进行了观察分析。试验结果表明,铸造A356-T6铝合金的拉伸屈服强度随离浇道口平面距离的增加而减小,断裂强度则是先减小然后再增大,而延伸率随高度变化不明显。铸造A356-T6铝合金的平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为216.64MPa,224MPa,1.086%和0.194%。断口分析表明拉伸断口的表面分布着杂质、孔洞、铸造缩孔和氧化膜等缺陷,断口表面也存在开裂的由碳、氧、铁、镁、铝和硅元素形成的复合粒子。铸造A356-T6铝合金在拉伸过程中,裂纹萌生于共晶硅粒子与基体结合处,并沿枝晶胞之间的共晶区域进行扩展,当前进的裂纹遇到取向不一致的共晶硅粒子时,裂纹将截断共晶硅粒子。铸造A356-T6铝合金拉伸断裂方式为沿胞(即穿晶)断裂的准解理断。

时效温度对激光选区熔化成形AlSi7Mg铝合金显微组织的影响

采用扫描电镜、光学显微镜和能谱仪等设备对AlSi7Mg铝合金激光选区熔化(SLM)成形试样经不同温度时效后组织形貌变化进行了研究。结果表明,SLM成形AlSi7Mg铝合金中有显微气孔存在,铺层面呈网状组织形貌,堆层面呈鱼鳞状组织形貌,共晶硅非常细小,呈点状或短棒状弥散分布。随时效温度的升高,其气孔率呈增大趋势,网状和鱼鳞状形貌逐渐模糊,直至消失,甚至出现树枝晶状形貌,而共晶硅长大并形成粗大的块状、针状形貌。时效温度低于300℃时,SLM成形AlSi7Mg铝合金超细晶结构中过饱和的Si、Mg元素沉淀析出,形成Mg_(2)Si强化相。时效温度高于300℃时,基体晶粒细化,细小共晶硅的网格状结构被破坏并开始聚集、长大,对基体的割裂作用增加。

搅拌机顶盖的断裂失效分析

某搅拌机AlSi7Mg1A铝合金顶盖在使用中发生断裂,为此利用金相显微镜、维氏硬度计、pH值测定仪、扫描电镜对其断裂原因进行了检测分析。结果表明:顶盖的硬度、成分、金相组织符合技术要求。断口存在较为严重的腐蚀,裂纹沿着冰糖状的晶间扩展,腐蚀产物中有较多的O、Al、Cl等元素。腐蚀的原因是铜接头、顶盖螺纹部位与表面的泥浆形成了腐蚀原电池,在受力环境下造成了应力腐蚀开裂。经采取更换接头材质、涂覆防腐蚀涂料和设计顶盖的防护外壳等防腐蚀措施,取得了良好的防护效果。

碳纳米管增强AlSi7Mg合金的制备及力学性能

将普通碳纳米管、化学包覆镍碳纳米管分别与铝粉按质量比1:5混合球磨后压制成块,采用钟罩将碳纳米管预制块压入铝合金熔体制备CNTs/AlSi7Mg复合材料。测试了复合材料的室温力学性能,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对复合材料及其断口进行观察与分析。结果表明,碳纳米管的加入能细化复合材料的组织,使复合材料的二次枝晶臂间距减小,明显提高复合材料的抗拉强度、硬度和弹性模量。化学包覆镍碳纳米管加入量为1.0%时,T6态复合材料的抗拉强度、硬度(HV)和弹性模量分别达到了306MPa、118和132GPa,比基体提高了33.4%、25.5%和53.9%。复合材料的断口呈准解理型脆性断裂的特征。

AlSi7Mg半固态触变模锻数值模拟及试验验证

借助Deform-3D软件,对AlSi7Mg铝合金工件进行半固态触变模锻数值模拟及试验研究。结果表明,坯料的温度随模具速度的升高而升高,工件的成形力随着温度的升高而逐渐降低,参数改变对应变没有产生明显的影响。最佳的工艺参数:模具温度为450℃,坯料温度为593℃,上模速度为15 mm/s。半固态触变模锻相比于高温固态模锻能够有效地降低成形力,试验工件的显微组织具有明显的半固态组织特征,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为98.9 MPa、175.9 MPa和6.52%。

不同冷却速度对铝合金锻件组织与性能的影响

为探究不同冷却速度对AlSi7Mg铝合金锻件组织与性能的影响,用半连续铸造扁锭,连续铸造AlSi7Mg铝合金,过程中使用1.0℃/s~21℃/s内不同的冷却速度对其进行锻造,观察锻件的组织与性能。研究结果表明,随着冷却速度的增加,AlSi7Mg铝合金锻件的孔隙率会先减小后增加,当在12℃/s时,其孔隙率最低,达到了0.251%,此时铝合金的组织最为紧密,组织结构致密性最好;AlSi7Mg铝合金锻件的拉伸强度性能会先增加,当达到7.5℃/s后保持不变,拉伸强度维持在280 MPa左右。冷却速度为12℃/s时,AlSi7Mg铝合金锻件的孔隙率最小,组织致密性最好,同时拉伸性能也较好。