Effects of high-pressure rheo-squeeze casting on the Fe-rich phases and mechanical properties of Al-17Si-(1,1.5)Fe alloys

The effects of high pressure rheo-squeeze casting(HPRC) on the Fe-rich phases(FRPs) and mechanical properties of Al-17 Si-(1,1.5)Fe alloys were investigated. The alloy melts were first treated by ultrasonic vibration(UV) and then formed by high-pressure squeeze casting(HPSC). The FRPs in the as-cast HPSC Al-17 Si-1 Fe alloys only contained a long, needle-shaped β-Al5 Fe Si phase at 0 MPa. In addition to the β-Al5 Fe Si phase, the HPSC Al-17 Si-1.5 Fe alloy also contained the plate-shaped δ-Al4 Fe Si2 phase. A fine, block-shaped δ-Al4 Fe Si2 phase was formed in the Al-17 Si-1 Fe alloy treated by UV. The size of FRPs decreased with increasing pressure. After UV treatment, solidification under pressure led to further refinement of the FRPs. Considering alloy samples of the same composition, the ultimate tensile strength(UTS) of the HPRC samples was higher than that of the HPSC samples, and the UTS increased with increasing pressure. The UTS of the Al-17 Si-1 Fe alloy formed by HPSC exceeded that of the Al-17 Si-1.5 Fe alloy formed in the same manner under the same pressure. Conversely, the UTS of the Al-17 Si-1 Fe alloy formed by HPRC decreased to a value lower than that of the Al-17 Si-1.5 Fe alloy formed in the same manner.

Fe、Ni元素微合金化对Al-11Si铝合金微观组织及力学性能的影响

本研究利用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线光谱(EDS)和拉伸试验机,研究了Ni(1.2及1.6wt.%)和Fe(0.6及0.8wt.%)含量对Al-11Si铝合金的微观组织及不同温度下的力学性能的影响。实验结果表明,适量的Ni元素对于Al-11Si合金中富含Fe相的类型、形态和分布具有积极作用。在Al-11Si铝合金中添加1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe可以生成一种类似“汉字状”的富Fe强化相。当进一步增加到1.6wt.%Ni和0.8wt.%Fe后,富Fe相变为了长针状,对Al基体产生严重的割裂作用,降低了合金力学性能。由于含有1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe的Al-11Si铝合金中生成了“汉字状”富Fe强化相,合金的高温拉伸性能得到了显著改善。在350℃的测试温度下,Al-11Si铝合金的抗拉强度(UTS)达到了139 MPa。

原位自生富Fe相增强Mg-Cu-Ag-Gd-Fe非晶复合材料的制备及其力学性能

基于元素间混合焓差异,通过在Mg基非晶合金中添加Fe元素,使合金凝固过程中析出原位自生富Fe相,从而制备出原位自生相增强镁基非晶复合材料。研究发现,富Fe相均匀分散在镁基非晶合金基体中,平均尺寸为8μm,体积含量约为14%。相比于基体材料的脆性断裂,原位自生富Fe相增强镁基非晶复合材料表现出明显的屈服与塑性变形,塑性形变量达9.5%,并且断裂强度也较基体合金有所提高。通过对断面的分析发现富Fe相在变形过程中可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,使其发生偏转和增殖,生成多重剪切带,使复合材料的力学性能显著提高。

Al−Si−Fe−Mn合金熔体保温过程中富铁相的三维形态特征和生长行为

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热力学计算和同步辐射X射线成像技术研究Al−7.0Si−1.0Fe−1.2Mn合金熔体保温过程中富铁相的形态演变和生长行为。结果表明,随着保温温度的降低,富铁相的形态由粗大的星形和多边形状转变成细小的汉字状以及汉字和多边形的耦合结构。富铁相的三维形貌显示,星形富铁相由多个多分支的初生相和衍生的不规则次生相组成;耦合结构由多面体和枝晶组成;单一汉字相则由枝晶组成。随着保温温度的降低,富铁相的数量、体积分数以及最大富铁相的体积和连通性显著降低。原位同步辐射X射线结果显示,在凝固过程中形成了两类初生富铁相,其中尺寸较小的初生富铁相保留在熔体中,并成为耦合共晶结构富铁相的形核质点。

Fe含量对再生铝硅合金组织和性能的影响

利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机等研究了Fe含量对再生铝硅合金组织和性能的影响,并对该合金中富铁相形态进行了定量分析。结果表明:当Fe含量从0.796%增加到1.301%时,合金组织中二次枝晶臂间距先减小再增大再减小;富铁相形貌的演变过程为紧密汉字状→汉字状+鱼骨状→汉字状+鱼骨状+针状→针状+汉字状→针状;合金中的富铁相面积分数逐渐上涨,富铁相长度不断增长,尤其当Fe含量从1.022%上升到1.301%,针状β-Fe相长度显著增长,平均长度最长可达119.5μm;β-Fe相的出现导致合金力学性能的显著下降,当Fe含量增至1.301%时,合金抗拉强度和伸长率相比0.796%Fe时分别下降26.26%和52.58%。

沉降加过滤去除回收铝罐料中Fe杂质工艺研究

废铝回收再利用可极大节约能源,但由于多种原因其回收时往往会混入杂质Fe元素,从而极大损害铝合金力学性能。因此,开发一种有效再生铝除Fe技术对于推动废铝回收行业的发展具有重要意义。本文以含Fe量为1.4%(质量分数)的回收铝罐料为研究对象,通过添加Mn、Si元素在熔体中形成粗大All5(Fe,Mn)_(3)Si_(2)相,进而采用沉降+过滤工艺对其进行除Fe研究。结果表明,当向铝熔体中添加2.98%Mn和7.89%Si(质量分数),且在630℃保温沉降15 min后进行过滤,可获得最佳除Fe效果,其沉降除Fe率和过滤除Fe率分别达到64.5%、68.8%。微观组织分析表明,沉降可去除坩埚底部偏聚的大量枝晶状All5(Fe,Mn)_(3)Si_(2)相,过滤可去除熔体上部存有的少量块状All5(Fe,Mn)_(3)Si_(2)相;上部熔体经过滤后,陶瓷过滤片中残留一定量的块状All5(Fe,Mn)_(3)Si_(2)相,而熔体中则含有少量的鱼骨状All5(Fe,Mn)_(3)Si_(2)相。

强磁场下Fe-49%Sn偏晶合金凝固组织及磁性能

研究了强磁场对Fe-49%Sn(质量分数)偏晶合金凝固组织演变及磁性能的影响.结果表明:施加强磁场可以显著改变富Fe相枝晶形貌,进而改善材料的磁性能.在无磁场作用下富Fe相为无方向性的枝晶及网状组织形貌:随磁感应强度增加,富Fe相沿平行磁场方向定向排列程度增加,α-Fe的(110)晶面衍射强度增强.分析认为,这是由于强磁场诱使晶体磁各向异性能增加,使得α-Fe枝晶择优取向作用增强.根据样品磁滞回线计算的磁各向异性能结果与理论分折一致.另外,XRD分析表明,有、无强磁场作用下凝固样品的物相均不变,都由α-Fe,β-Sn,FeSn及FeSn_2组成.

Mn含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响(英文)

采用拉伸性能测试、光学显微镜、扫描电镜和定量金相测试手段研究Mn含量对不同压力下挤压铸造Al-5.0Cu-0.5Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0MPa,Mn/Fe质量比达到1.6时才能将针状β-Fe相(Al7Cu2Fe)完全转变成汉字状α-Fe相(Al15(FeMn)3(CuSi)2)。而对于挤压铸造,当挤压压力为75MPa时,在Mn/Fe质量比为0.8时就可以将β-Fe相完全转变成α-Fe相。挤压铸造合金中需要的Mn含量较低,即Mn/Fe质量比较小,这主要是由于在挤压压力下富Fe相的细化以及相比例的减少。然而,加入过量的Mn将导致合金力学性能的下降,这是因为过量的Mn将导致α-Fe相的增多及这些多余的硬脆相导致的孔洞增多。

改善铝合金中富Fe相析出形态的技术进展

总结了改善铝合金中富Fe相析出形态的技术进展。指出通过添加稳定化元素、工艺控制等可以优化富Fe相的析出形态并使颗粒细化,促使其发挥颗粒增强的作用,有利于改善铝合金的性能。展望了高Fe含量铝合金材料的研究与开发前景,并提出该类材料将成为新的研究热点之一。

强磁场作用下Cu熔体中富Fe颗粒的迁移与排列

凝固界面前沿颗粒间的相互作用决定了颗粒的运动轨迹、分布和材料的性能,控制熔体中颗粒的迁移可用于材料的净化和提纯.在Cu-30%Fe合金液固两相区施加不同的强磁场条件,富Fe颗粒的分布和排列不尽相同.当无强磁场作用时,富Fe颗粒较均匀地分布在Cu熔体中;随着施加稳恒强磁场磁感应强度的增加,富Fe颗粒向远离重力方向的试样上端迁移,样品底部几乎无富Fe颗粒;而施加向下的梯度磁场作用后,富Fe颗粒沿重力方向向下迁移.结合强磁场作用下颗粒的受力情况,分析了Fe颗粒的迁移行为.不同磁场条件和不同区域的颗粒直径统计分析表明,随磁感应强度增加,Fe颗粒聚合增加,但施加梯度强磁场后颗粒的团聚又逐渐减弱,对此从影响颗粒运动的Stokes和Marangoni凝并速度进行了讨论.从能量最低的角度解释了富Fe相沿平行磁场方向的取向排列.

速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd-Fe-B磁体

研究了用速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd Fe B磁体·同传统的铸锭工艺相比,速凝铸造工艺细化柱状晶,阻止α Fe枝晶相的产生,改善了铸态合金的微观结构·柱状晶宽度基本在5～25μm之间,尺寸较均匀;在制粉过程中容易得到粒度分布较好的磁粉;富Nd相分布较好,所以在较低烧结温度下可得到较高密度的磁体;由于具有细小均匀的微结构,利用速凝铸带工艺烧结出的磁体具有更高的Br,Hci和(BH)max·

电磁分离制备过共晶Al-5%Fe自生表层复合材料

利用电磁分离工艺成功地制备了Al-5%Fe过共晶合金自生表层复合材料,通过改变磁场作用时间来控制富铁相的迁移,以使其更好地沿径向分布。研究了Mn对富铁相形态改变的影响,实验表明在Mn/Fe的摩尔比为1．4～1．5时,针状的富铁相变成了块状或汉字状,使之更容易在熔体中迁移。并测试试样硬度和铁含量的分布,结果表明:试样的心部富铁相含量大大降低,组织大部分是共晶组织,表层区富集了大量的富铁相,并且硬度要明显高于心部,二者之间形成很好的过渡层,使增强相和基体得到更好的结合。

稀土Ce对工业纯铝中富Fe相的球化作用

通过加Ce前后工业纯铝显微组织、力学性能和耐中性盐雾性能的比较以及SEM、EDS等分析,研究了稀土Ce对纯铝中富Fe相的球化作用及其对工业纯铝力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,Ce对纯铝中富Fe相有球化作用,使富Fe相由粗大汉字状变为细小团球状,并与Fe、Si等杂质形成高熔点金属间化合物。通过加Ce变质,使工业纯铝的抗拉强度提高44.18%,伸长率提高32.04%,耐中性盐雾时间延长120%。

Mn/Fe摩尔比对A356铸造铝合金富铁相形态的影响

在含1.0%Fe（质量分数）的A356铝合金中添加不同含量的Mn,采用OM、SEM、EDS及DSC等分析方法研究Mn/Fe摩尔比对富铁相形态的影响及其规律,探讨添加Mn后A356-1.0Fe合金中物相的凝固顺序。结果表明：随着Mn/Fe摩尔比的提高,富铁相形态的演变顺序为：针状→汉字状→树枝状→星形→多边形状,当Mn/Fe摩尔比超过1.2时可基本消除针状铁相。富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比随富铁相形态的凝固先后顺序逐渐增加,分别为针状富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为0.5-0.7,树枝状和汉字状富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为的1.2-1.7,星型和多边形富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为1.9。富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数随Mn/Fe摩尔比的增加先增加后减小,而后再增加。其中当Mn/Fe摩尔比为1.0时,富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数均为最小,与A356-1.0Fe合金的相近。此外,Mn的添加有利于提高共晶相和α（Al）基体相的形成温度,有利于多边形富铁相的形成。

搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响

为改善再生铝中富铁相形态,提高其合金性能,本文采用搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金进行了研究。利用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度计及图形分析仪等研究了加工速度对Al-Si-Fe合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌摩擦加工后,第二相形态由针状、棒状向细小且均匀分布的球状、粒状和短棒状转变,前进侧热机械影响区组织得到一定程度的细化且具有明显的取向,而返回侧热机械影响区的组织则保持铸态形貌特征的组成。加工中心区的富铁相和共晶硅平均长度较基材分别降低了86.5%、37.4%,而圆整度则分别提高了7.8倍和2.1倍以上,富铁相细化效果优于共晶硅;随着加工速度的提高,富铁相的平均长度逐渐增大,而圆整度则逐渐降低;但加工速度对共晶硅的平均长度影响较小,但圆整度逐渐降低。加工区的抗拉强度、屈服强度大幅降低,最高降幅达55.4%,而伸长率最大可提高6.8倍。随着加工速度的提高,其抗拉强度、屈服强度有所提高,伸长率则逐渐降低,最大降幅达到19.3%。搅拌摩擦加工后,Al-Si-Fe合金晶粒细化,材料性能提升。

放电等离子烧结具有优异综合性能的新型NdFeB永磁材料

采用放电等离子烧结技术和传统烧结技术制备了烧结NdFeB永磁体,并研究了2种磁体的磁性能、力学性能和化学稳定性.与传统烧结磁体相比,放电等离子烧结磁体具有与其相当的磁性能及更好的耐腐蚀和力学性能.显微组织结果表明,放电等离子烧结磁体主相Nd_2Fe_(14)B的晶粒细小、均匀.边界富钕相仅有少量位于主相Nd_2Fe_(14)B颗粒周围,大部分以颗粒形式分布在主相三角晶界处.这种独特的显微组织特征对于晶间腐蚀过程及脆性沿晶断裂过程具有明显的抑制作用.因此,放电等离子烧结磁体表现出优异的综合性能.

硼和铟掺杂对Fe_(81)Ga_(19)快淬薄带的微结构、磁致伸缩性能及磁性的影响

通过甩带快淬法制备三元合金(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(100-xBx)(Fe-Ga-B)和(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(100-x)In_x(Fe-Ga-In)薄带样品,并对Fe-Ga-B合金样品进行热处理。通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)技术表征薄带的微观结构,利用振动样品磁强计和标准电阻应变仪测量了样品的磁性及饱和磁致伸缩系数。研究表明,有序的L1_2相降低了(Fe_(0.81)Ga_(0.19))_(98)B_2样品的磁致伸缩系数。B原子添加形成的Fe_2B相和modifiedDO_3相有利于提高Fe-Ga合金的磁致伸缩系数。但Fe_2B相的饱和磁化强度小于A_2相,饱和磁场却远大于A_2相,因此随着B含量的增加,Fe-Ga-B薄带的饱和磁化强度逐渐减小,矫顽力逐渐增加。合金中形成的非磁性富In相使得In掺杂Fe-Ga-In合金的磁致伸缩系数和饱和磁化强度均减小。非磁性富In相使晶格产生畸变,减弱了磁弹性效应,并且抑制了磁畴的运动,从而明显地减小了Fe-Ga带材样品的磁致伸缩系数以及饱和磁化强度,提高了Fe-Ga合金的矫顽力。

Fe含量对Al-Si合金热挤压组织和性能的影响

对不同Fe含量的Al-Si合金进行了热挤压加工,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸机、显微硬度计等研究了Fe含量对Al-Si合金热挤压组织和性能的影响,并探讨了富铁相形态的影响机制。研究结果表明:热挤压后,狭长针状富铁相的内部发生了折断、破碎,并沿着挤压方向分布。随着Fe含量的增加,破碎方向由单一的长度方向转变为长度方向和宽度方向同时进行。热挤压后,富铁相的平均粒径随Fe含量的增大而增大,但增大幅度逐渐降低,而圆整度则出现了小幅的降低。热挤压态合金的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势,而伸长率逐渐降低,显微硬度则逐渐升高,断口形貌由纯韧性断裂转变为混合型断裂模式。

Al-5%Ti-5%(MnFeC)合金中的过渡相

研究了Al 5%Ti 5%(MnFeC)合金的显微组织,并对其形成原因进行了探讨。试验结果表明:Al 5%Ti 5%(MnFeC)合金的富Fe相呈灰色多面体状,且存在浓度有差异的两相;富Fe相是以长条状的TiAl3相为结晶基底析出的,或分布于该相两侧或分布于其端点处;在TiAl3相与外围富Fe相之间存在一过渡相(内层富Fe相),该过渡相是在液态下依附于TiAl3相析出的,它的存在是高锰高铁铝合金中铁相球化的根本原因;内层富Fe相形态较完整,而外围富Fe相有较多的裂纹。

喷射成形Al-20Si-5Fe合金的微观组织研究

用喷射成形工艺制备了Al-20Si-5Fe合金,并利用OM、SEM和XRD研究了Al-20Si-5Fe合金沉积锭和过喷粉的微观组织。通过对比过喷粉和沉积锭的微观组织,分析了喷射成形过程中Al-20Si-5Fe合金中富Fe相的形成机制。沉积坯中富Fe相为短棒状是由于沉积过程中针状富Fe相发生折断所致的。