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。

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。

Fe-Si-Al高级氧化催化剂非均相Fenton处理造纸废水

造纸废水中的污染物种类繁多,COD_(Cr)排放量较大.目前,常规均相Fenton工艺在造纸废水深度处理中得到了广泛应用,然而该工艺存在硫酸亚铁用量较高和污泥产量较大的问题.本文将常规Fenton污泥为主要原料制取的Fe-Si-Al高级氧化催化剂应用于非均相Fenton处理造纸废水,以COD_(Cr)的去除率和污泥产量作为评价指标,并利用SEM、XRD、FT-IR等现代仪器手段,研究其应用工艺及反应机理.结果表明,当反应体系初始pH值为3、催化剂投加量10 g/L、m(COD_(Cr))∶m(H_(2)O_(2))=1∶1、反应时间90 min时,COD_(Cr)的去除率可达73.6%,污泥产量较常规Fenton降低了91.8%.催化剂中的铁铝尖晶石(FeAl_(2)O_(4))和铁橄榄石(Fe_(2)SiO_(4))为体系提供Fe^(2+).催化剂经过10次循环利用,COD_(Cr)去除率仍保持在70%左右,表明其具有良好的循环利用性能.非均相Fenton降解有机物的种类较均相Fenton更多,可破坏苯环结构.

Mn/Fe比对Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

以Al-Mg-Si合金为研究对象,采用金属型铸造研究Mn/Fe比对其组织和性能的影响。结果表明:Al-Mg-Si铸态合金组织中枝晶间存在α-Al基体和大量析出相,主要以Mg_(2)Si相为主,还存在少量的共晶Si相、AlFeSi相和Al(FeMn)Si相。随Mn/Fe比的增大,合金中的晶粒逐渐变得细小圆整,且由树枝晶向等轴晶发生转变。Mn可以促进铝合金中针状的β-AlFeSi相向骨骼状、颗粒状或块状的α-Al(FeMn)Si相的转变。当Mn/Fe比为0.5时,合金的热导率达到最大值181.08 W·m^(-1)·K^(-1)。当Mn/Fe比为1.0时,合金的晶粒尺寸最小且具有最佳的力学性能,抗拉强度、伸长率和硬度相较于Mn/Fe为0.2时分别提升17.45%、49.57%和27.48%,达到167.35 MPa、17.23%、HV 62.86。

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。

Mn和B对Al-Si合金中Fe相组织的影响

研究Mn、B以中间合金形式加入铝液中对Al-Si合金中Fe相组织的影响。此次研究中,在熔体中加入0.625~2.5 wt.%的Mn和1~3 wt.%的Al-8%B中间合金进行保温沉降,因此合金的底部形成了块状α-Al(FeMn)Si相和AlB_(2)相沉淀,从而达到除铁的目的。Mn有利于块状富Fe相粒径的增大,加速沉降;AlB_(2)相会促进Mn在固液界面前沿析出,有利于富Fe相的形成。在温度为630~640℃时,具有较大的过冷度,铝液黏度较低,更有利于富Fe相的沉降。当Mn/Fe为2,Al-8%B的添加量为2 wt.%时为最佳合金设计。在630℃时铁含量降至0.5 wt.%,除铁率为60%,且保持较低的Mn含量。

快淬Fe-Si-Al软磁合金的扁平化、微结构与电磁性能研究

用快淬法制备Fe-Si-Al合金薄带,通过高能球磨对其进行扁平化处理,在氮气保护下进行700℃退火处理30min。研究了高能球磨工艺和退火处理对Fe-Si-Al合金样品形貌、结构及磁性能的影响。结果表明,高能球磨70h后,Fe-Si-Al合金薄带细化为纵横比较大的扁平状微粉;后续的退火处理有效提高了合金样品的饱和磁化强度;利用退火态扁平化微粉制备的同轴圆环样品,在1GHz附近具有良好的抗电磁干扰(EMI)特性。

Fe元素对Al-Si系再生铝合金组织性能的影响机理及其控制技术研究

Al-Si系铸造铝合金以其良好的铸造工艺性,高强度、耐磨和抗腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、船舶、交通、建筑车等具有轻量化需求的行业。同时Al-Si系铸造铝合金可多次循环利用,具有显著的经济优势。然而,铝合金在循环使用过程中的Fe元素杂质累积问题,影响了其品质和综合性能。综述了Fe含量对铝合金微观组织和性能的影响机理,并对添加元素中和法、熔体处理法以及热处理方法对Fe元素的控制进行了论述,对铝合金中Fe杂质元素的控制方法进行了展望。

Al-Si-Fe-Cu-Mg-Ni合金中复合Fe-Si相的研究

利用透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等手段研究了Al-Si-Fe-Cu-Mg-Ni合金中复合Fe-Si相的形貌及Fe-Si相对合金高温强度的影响。结果表明:在多元Al-Si-Fe-Cu-Mg-Ni合金中,铁相球化处理后形成块状铁相,且块状铁相与初晶硅相紧密结合,形成复合Fe-Si相。Fe相与初晶硅的连接有明显过渡,过渡层中Si相的晶体结构与FeSi相类似,均为简单立方结构,且(121)FeSi//(010)Si。强度实验还发现Fe相的形态对合金的高温强度有很大的影响,其中针片状Fe相对合金高温强度的提高最小,而复合Fe-Si相对合金高温强度的提高幅度最大,多元Al-Si合金在350℃下的高温强度可达106.05MPa。

喷射成形Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si耐热铝合金的组织演变及性能分析

研究了喷射成形Al 8.5Fe 1.1V 1.9Si耐热铝合金组织结构的演变规律 ,测试了挤压态合金在室温及高温条件下的力学性能。与铸态组织特征相比较 ,喷射成形工艺有效地消除了铸态合金中粗大的富Fe析出相 ,获得了细小均匀的组织结构。利用OM ,SEM ,TEM ,XRD等材料分析测试手段 ,探索了材料中可能的组织演变过程及规律 ,结果表明 :喷射成形制备的Al Fe V Si耐热铝合金中 ,形成了大量的弥散分布的球状相 ,有效的保证了合金在室温及高温下的力学性能。室温下 ,合金的抗拉强度可以达到 44 5MPa ,屈服强度也达到了 3 98MPa ,延伸率为16%;在 3 15℃ ,合金的抗拉强度和屈服强度分别为 2 2 9和 2 0 9MPa。

快速凝固Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能

用喷射沉积法制备快凝Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金沉积坯,通过金相、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、拉伸力学性能测试等分析手段研究快凝Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能。结果表明,喷射沉积Al-Fe-V-Si合金坯是由形状大小不同的雾化液滴沉积凝固微区(粉末)构成,也存在大量的孔隙和原始粉末界面。沉积坯主要由α(Al)+Al12(Fe,V)3Si(bcc,a≈1.260nm)的两相混合组织构成,细小的Al12(Fe,V)3Si球形颗粒均匀分布在α(Al)基体上,但不同粉末内部组织形态存在差异,使沉积坯表现出组织微观不均匀性。喷射沉积坯的力学性能与坯体致密度存在强烈的依赖关系,大量孔隙和原始粉末界面的存在使得坯体强度和塑性都处于较低的水平。

Fe_(85)Si_(9.6)Al_(5.4)合金的制备、表征及其低频吸波性能

采用机械合金化法制备了Fe85Si9.6Al5.4合金,借助XRD,SEM,VSM和VNA,研究了Fe85Si9.6Al5.4合金的相结构、微观形貌、软磁性能以及Fe85Si9.6Al5.4/石蜡吸波材料的电磁和吸波性能.结果表明：采用一步法和两步法制备的FeSiAl合金的晶相均为无序bcc-Fe（Si,Al）相.一步法制备的FeSiAl合金形貌为不规则块状,而两步法制备的合金为片状.一步法与两步法制备的FeSiAl合金具有相近的比饱和磁化强度与矫顽力;但是与块状FeSiAl/石蜡吸波材料相比,片状FeSiAl/石蜡吸波材料具有更高的复介电常数和复磁导率,在0.5～5GHz范围内具有更低的反射率.厚度为2～5mm的片状FeSiAl/石蜡吸波材料,随厚度的增加反射率降低,匹配频率向低频移动;2mm材料反射率≤-10dB的带宽达1.07GHz.

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的数值模拟及组织分析

利用数值模拟方法模拟了在喷射成形Al Fe V Si系耐热铝合金过程中雾化液滴的飞行状态及凝固行为 ,给出了不同尺寸雾化液滴的冷却速度和固相分数随飞行距离的变化规律 ,并对雾化颗粒的形貌组织进行了观察分析。在雾化颗粒中观察到了尺寸在 1～ 10 μm的第二相 ,能谱及XRD分析表明这种第二相为Al12 (Fe ,V) 3

扁平化Fe-Si-Al合金粉末的磁特性

采用砂磨工艺对水雾化Fe—Si—Al合金粉末进行扁平化处理，分别采用扫描电镜、红外吸收光谱表征样品结构，用振动样品磁强计测试静磁参数，并在2～18GHz范围内测试复数磁导率．结果表明。砂磨处理时间增加，粉末的扁平率增大；粉末表面存在偶联剂包覆层，饱和磁化强度增大、矫顽力降低；微波特性方面，材料在测试频率范围内具有良好的频率响应特性，随着扁平率增大，样品在同频率下的复数磁导率实部和虚部均相应提高，自然共振频率向高频移动．

Fe-Si-Al系合金粉微波吸收特性

采用扁平化工艺以及绝缘包覆工艺对铁硅铝系软磁合金粉末进行改性。对实验样品进行扫描电镜分析，观察颗粒形貌对材料性能的影响；探讨球磨时间以及不同绝缘介质含量对于材料电磁性能的影响规律。根据单层吸波材料（含导电衬底）对电磁波的反射率公式的分析以及对不同样品反射率的计算可知，球磨扁平化工艺以及绝缘包覆工艺可有效地改善铁硅铝金属粉末的微波吸收性能。经改性后的铁硅铝系软磁金属粉末在1．0～3．5GHz频段具有较好的吸波性能，可应用于抗电磁干扰领域。

半固态挤压Al-Si-Fe合金组织与性能

采用半固态挤压成形技术制备了Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生了明显细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了117.4%。

添加Mg和Cu对Al-Fe-V-Si合金组织与性能的影响

采用OM、SEM、XRD、力学拉伸实验、硬度测试等手段研究了单独添加Mg及同时添加Mg和Cu对铸态Al-Fe-V-Si合金及其热挤压棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加Mg可以明显细化Al-Fe-V-Si合金的铸态组织,改善铝铁相的形貌与分布,还有利于提高合金的硬度与强度;同时添加Mg和Cu时,Cu部分抵消了Mg的细化作用,但经过热处理后,Mg2Si、Al2Cu和Al2CuMg相的形成,使合金的硬度与强度进一步提高。

Al-Si-Fe合金真空热法炼镁过程动力学

采用收缩未反应核模型研究Al-Si-Fe合金真空热还原煅后白云石制镁过程动力学,考察了制团压力、还原温度(T)和添加氟盐对镁还原率(R)的影响.结果表明,在40～150MPa内,制团压力越大,镁还原率越高;添加氟盐可加快还原反应速率,提高镁还原率.确定了还原过程最佳工艺条件为:还原温度1413K、还原时间(t)120min、真空度4Pa、制团压力150MPa、CaF2添加量3%.在1373～1413K内,还原过程为一级反应,由还原剂通过固体产物层的内扩散步骤控制,宏观动力学方程为1+2(1-R)-3(1-R)2/3=0.194exp(-8.38×103/T)t,表观活化能为69.7kJ/mol.

Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法,研究了Fe和Si杂质对Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:杂质含量的增加降低了合金的淬火敏感性,用硬度表征时最大降低3.29%。随杂质Fe和Si含量的增加,Al7Cu2Fe相和Mg2Si相含量明显增加,消耗了基体中的Cu和Mg原子,合金的过饱和度降低,从而引起合金淬火敏感性的降低;同时粗大的Al7Cu2Fe相和Mg2Si相有利于再结晶核心的形成,增加了合金的再结晶晶粒和(亚)晶界数目,促进慢速淬火过程中η平衡相的析出。过饱和度对合金淬火敏感性的影响大于晶粒结构对合金淬火敏感性的影响。

Cr/Al复合合金化Fe_3Si基有序合金及其有序度研究

基于合金化的改性原理,以调整材料的长程有序度为改性思想,采用真空电弧熔炼/热压退火制备了四种Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金。通过XRD,SEM,EPMA等对合金进行了表征,并采用长程有序参数定量表征了退火得到的有序相的有序程度。结果表明:四种不同成分的有序合金,具有不同的显微组织。随着Si含量降低合金有序度下降,且Cr/Al的复合效应对这一趋势起到了促进作用,使得具有相同Si含量的Fe65Si25Cr5Al5有序合金的有序度低于Fe3Si,分别为0.658和0.796。