高强韧Al-Si-Mg合金材料设计与制备

为获得高强韧Al-Si-Mg合金,以亚共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,探究了ASN晶种合金对其组织及室温力学性能的影响。试验结果表明:未添加ASN晶种合金时,Al-Si-Mg合金中α-Al晶粒粗大,枝晶发达,共晶组织分布不均匀;而向Al-Si-Mg合金中添加1%的ASN晶种合金后,α-Al晶粒得到一定细化,枝晶生长受到抑制,共晶组织分布较弥散均匀;此外,引入ASN晶种合金后,Al-Si-Mg合金的布氏硬度由HBW107.8提升至HBW127.4,提高了18.2%;室温抗拉强度由325 MPa提升至390 MPa,屈服强度由240 MPa提升至345 MPa,分别提高了20.0%和43.8%。ASN晶种合金有效地改善了Al-Si-Mg合金的组织,提高了其室温力学性能,从而获得了高强韧Al-Si-Mg合金。

Al-TCB对ZL205A合金晶粒细化及强韧化行为的影响

采用含B掺杂TiC_(x)粒子的Al-TiCB晶种合金(Al-TCB)对含Zr的ZL205A合金进行了熔体处理,研究了该晶种合金对ZL205A合金微观组织及性能的影响。利用光学显微境、场发射扫描电镜、场发射电子探针等分别对Al-TCB晶种粒子特点及ZL205A合金的微观组织、流动性及力学性能进行了分析和测试。结果表明:加入0.5wt.%、1.0wt.%、2.0wt.%的Al-TCB后,ZL205A中α-Al晶粒得到明显细化,晶粒尺寸由236.8μm分别细化至77.7μm、75.5μm、69.2μm,晶粒细化效果稳定,抗Zr“中毒”能力强,且未发生明显的细化衰退现象;加入量为4.0wt.%左右即达到晶粒细化极限,此时晶粒尺寸为63.9μm,形貌由发达的树枝状转变为近球状。加入质量分数为1.0%的Al-TCB后,ZL205A合金的流动性明显提高,流动性试样的长度由457 mm增加至644 mm,流动性试样长度提升了40.9%;加入质量分数为1.0%的AlTCB后,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为430 MPa、493 MPa和9.7%,分别提高了3.6%、3.1%和70.1%。

颗粒原位增强TiB_(2)/ZL205A复合材料的组织与力学性能研究

通过混合盐反应内生的方法在ZL205铝合金基体中引入TiB_(2)颗粒增强相,研究TiB_(2)颗粒增强铝合金材料在铸态和热处理后的微观组织和力学性能。研究表明:TiB_(2)颗粒增强ZL205A复合材料的基本相组成为α-Al相、CuAl_(2)相及TiB_(2)颗粒。TiB_(2)颗粒的内生改善了基体和颗粒之间的润湿性,促进分散,同时将颗粒增强体尺寸控制在1μm以下。复合材料坯体挤压时,利用晶粒之间的滑动促进颗粒分散,挤压后再进行热处理,促进了颗粒的进一步分散,使TiB_(2)颗粒团聚现象得以改善,复合材料获得优异的力学性能。室温下,复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和弹性模量分别达到598.0 MPa、510.0 MPa和92.4 GPa。在300℃下,复合材料的极限抗拉强度为197.0 MPa,伸长率为5.5%。相比ZL205A基体,复合材料的力学性能得到大幅提高。