电磁搅拌对半固态AlSi_7Mg合金初生α-Al的影响规律

研究了AlSi7Mg合金半固态等温电磁搅拌过程和连续降温电磁搅拌合金熔体的温室分布，结果表明：在电磁搅拌条件及低温度梯度下，可增加初生α－Al形核的位置和数目，细化一次臂和二次臂间距：在电磁搅拌条件下，初生α－Al的二次臂根部熔断机制是最重要的非枝晶化和细化机制：激烈的搅拌均匀了熔体温度场．减小了成分过冷．初生α－Al生长时的过冷度△T降低，也均匀了固液界面前沿的溶质场，结果使初生α－Al一次臂的长大失去方向优先性、并使一次臂生长速度减慢，二次臂的长大速度与一次臂的长大速度相近。

电脉冲孕育处理温度对AlSi_7Mg合金凝固组织的影响

通过对不同温度下电脉冲孕育处理前后AlSi7Mg合金的凝固组织进行金相分析,结果表明,电脉冲孕育处理使凝固组织得到明显改善,晶粒细小且成均匀等轴状,而未经孕育处理的合金在铸态下呈现粗大的柱状晶。另外发现在近液相线温度下进行低温浇注也可以起到细化晶粒的作用,且在630℃下对熔体进行电脉冲处理后浇注得到的凝固态组织最好。

AlSi_7Mg合金凝固组织的试验研究

以AlSi7Mg合金为例,研究熔体的浇注温度和冷却速度对其凝固组织的影响。结果表明,熔体的浇注温度和冷却速度对合金的凝固组织影响很大,当熔体的浇注温度接近液相线温度时,其凝固组织逐渐均匀细化;但冷却速度对凝固组织的影响规律不是单调的。根据以上试验结果可知,熔体在液相线温度浇注到石墨铸型时得到的凝固组织最为理想。

孔隙和α-Al(Fe/Mn)Si相对高压压铸Al-7Si-0.2Mg合金塑性的影响

采用高压压铸工艺制备两批次不同尺寸的Al-7Si-0.2Mg(质量分数,%)合金,获得显微组织和孔隙非均匀分布的薄壁铸件,并对比研究孔隙和显微组织对铸态合金塑性的影响。结果表明:不同铸件和不同位置样品的伸长率有较大波动(9.7%~17.9%)。当合金存在大面积孔隙时,有效承载面积减小导致由孔隙产生的应力集中使合金伸长率显著降低。当合金只存在小面积孔隙时,塑性变形过程中合金中的α-Al(Fe/Mn)Si相先于共晶硅相发生脆性断裂,α-Al(Fe/Mn)Si相的数量密度对伸长率的波动起主导作用,具有高数量密度α-Al(Fe/Mn)Si相试样的伸长率显著降低。此外,局部较高的冷却速率导致铸件α-Al(Fe/Mn)Si相数量密度的增加。

过渡元素Mn、Cr、Zr对Al-7Si-0.35Mg铸造合金组织和力学性能的影响

本试验主要研究微量过渡元素Mn、Cr、Zr对Al-7Si-0.35Mg铸造合金组织和力学性能影响.根据相图和"污泥"形成的条件,初步确定过渡族元素的添加量.采用Jmat Pro模拟不同成分合金的凝固过程,并与实际凝固组织进行对比.结果表明,添加Mn、Cr基本消除了针状β-Al_(5)FeSi相,将该相转变为汉字状α-Al(Fe,Mn,Cr)Si相;添加Zr元素不改变初生Fe相的类型和形貌,使合金中出现少量针状Al-Si-Zr-Ti相,对合金的塑性产生不利的影响;Mn、Cr、Zr单独或组合添加后,对合金的共晶区和共晶硅面积分数基本没有影响;Mn、Cr复合添加和Mn、Cr、Zr复合添加可以使合金获得良好的力学性能.

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。

固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能的影响

对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20℃、-20℃和-60℃的拉伸试验,研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响,并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,合金在20℃、-20℃和-60℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势,在固溶时间为10 h时取得最大值。随着固溶时间的延长,合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小,在固溶时间为10 h时,合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状,继续延长固溶时间至15 h时,Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低,Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势,较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相,但是相对而言,固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小,且断口以小解理平面和韧窝为主,韧性相对未固溶时更好。

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。

稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金组织和力学性能的影响

采用稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金进行了变质处理,借助金相显微镜、X射线衍射仪及拉伸试验研究了稀土Y添加对AlSi7Mg0.3合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,添加少量稀土Y有利于共晶Si的细化,Si相明显由板片状向针状、细小颗粒状转变;合金延伸率随着稀土Y添加量的增加呈逐渐升高趋势,当稀土Y添加量在0.06%时延伸率达到最高值12.5%。

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。

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。

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．

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。

液态Ca_7Mg_3合金快速凝固过程中团簇结构的形成特性

采用分子动力学方法对液态Ca7Mg3合金凝固过程中团簇结构的形成特性进行了模拟研究.采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)以及遗传跟踪等方法对凝固过程中团簇结构的形成演变特性进行了分析.结果表明:在以冷速为1×1012K·s-1的快速凝固条件下,系统形成以1551、1541、1431键型为主的非晶态结构;二十面体基本原子团(120120)在快速凝固过程中对非晶态结构的形成起决定性作用;在合金凝固过程中,团簇的稳定性不仅与构成团簇的基本原子团类型有关,还与中心原子类型以及中心原子之间的连接方式有关.由于(120120)基本原子团能量较低并且在低温具有较好的遗传特性,基本原子团之间很容易连接在一起组成更大的团簇.所形成的团簇结构显著不同于那些由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构.

铸造Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,结合显微组织观察方法对Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度进行了研究。结果表明:非平衡凝固Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金在505℃左右发生共晶组织转变,而平衡凝固合金在520℃附近发生共晶转变;500℃、3h的初始固溶处理可使铸态合金中的低熔点共晶物完全溶入铝基体,此时合金的熔点为540℃。

人工时效与自然时效对Al-7Si-0.6Mg铝合金组织与力学性能的影响

研究了人工与自然双重阶段时效对铸造Al-7Si-0.6Mg合金的力学性能影响。试验结果表明:Al-7Si-0.6Mg合金经535℃×10 h(固溶)+水淬+165℃×1 h(人工时效)+24 h(自然时效)+165℃×5 h(人工时效)热处理工艺后,其抗拉强度321 MPa、伸长率12%,相对T6热处理工艺试样其抗拉强度及伸长率分别提高了7.7%和140%;其室温拉伸断口中存在大量的等轴韧窝,尺寸细小且分布均匀,属于韧性断裂方式;人工与自然双重阶段时效对Al-7Si-0.6Mg力学性能提高的机制主要是共晶硅的球粒化与分布、Mg2Si沉淀强化、析出相Si相与位错间的交互作用。

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.

非比例载荷下Al-7Si-0.3Mg合金的循环特性及微观机理

在等效应变幅为0.22%时,研究了Al-7Si-0.3Mg铸造铝合金在比例、圆形、正方形、菱形、矩形与椭圆形路径下的循环变形行为,并用TEM观察了疲劳失效试样的位错结构.结果表明:在多轴加载条件下,材料均表现出循环硬化现象,循环硬化的速率和程度对加载路径有依赖性;非比例载荷下材料的疲劳寿命远小于比例加载时的寿命,且非比例加载下的疲劳寿命对各种非比例加载路径有依赖性,其中圆形路径下疲劳寿命最短;位错在不同的加载路径下形成不同的组态结构,位错与强化相、枝晶界及位错间的交互作用是铸造铝合金发生循环硬化的主要原因.

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。