富铈混合稀土对A356铝合金凝固组织和力学性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热法(DSC)等手段研究了富铈混合稀土RE加入量对A356铝合金显微组织、凝固特性和力学性能的影响。结果表明,随着RE含量由0.2%增加到0.6%,初生琢-Al相的体积分数增加、二次枝晶臂间距减小,共晶硅呈细小纤维状。添加0.4%RE时,初生琢-Al相的体积分数为56.4%。DSC升温曲线表明,添加0.2%~0.6%RE使得三元共晶反应的峰值温度和熔化焓减小,共晶熔化峰值温度提高。DSC降温曲线表明,随着RE含量的增加,初生琢-Al相形核温度降低,但是稀土化合物相的存在弱化了其细化效果;共晶反应温度随着RE元素的加入降低了1.9~2.8℃。拉伸实验结果表明,添加RE提高了铸态铝合金的抗拉强度和屈服强度,但是降低了合金的伸长率。     

混合稀土含量对A356铝合金组织结构的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS和差示扫描量热法(DSC)等手段研究混合稀土(RE)合金添加量对Ti-B-Sr联合细化变质的A356铝合金显微组织结构的影响。结果表明:当稀土添加量为0.1%～0.3%(质量分数)时,随着稀土含量的增加,初晶晶胞尺寸、硅相尺寸、二次枝晶臂间距减小,硅相圆整度提高(长径比降低);当稀土添加量为0.3%时,初始α(Al)相的平均枝晶胞尺寸为76μm,二次枝晶间距为11.3μm,Si相长径比为2.13;加入0.1%～0.3%的稀土降低了合金的共晶点温度和初晶α(Al)的形核温度,并减小组织熔化过程中共晶反应的放热量。     

激冷薄带Al-Sr中间合金的变质效果研究

采用单辊甩带方法制备了Al-10%Sr激冷薄带中间合金.利用DSC、SEM、XRD等测试手段研究了激冷薄带Al-10%Sr中间合金对A356铝硅合金的变质效果.结果表明:Al-10%Sr激冷薄带中间合金的相组成中出现了单质Sr,并在衍射角0°～14°间出现了非晶的漫散峰.采用Al-10%Sr激冷薄带中间合金对A356合金变质处理后,其共晶开始温度由576℃降低到571.3℃,共晶潜热则增加了39.2 J/g;变质后的A356合金经T6处理后,其共晶硅多呈点状(低倍)或球状、卵状(高倍),基体组织中树枝状α(Al)固溶体组织明显增多,初晶Si相消失;电导率(20.07 S/μm)比A356合金提高了14.9%,变质效果良好.     

Sb对A356合金组织和力学性能的影响及变质机理

研究了Sb含量对A356合金组织和力学性能的影响,并利用热分析、液淬试验对Sb变质机理进行了分析。结果表明,Sb变质A356合金的最佳含量为0.4%,此时共晶Si由粗大的板条状变为细小的纤维状。由于Sb的变质作用,A356合金的力学性能尤其是伸长率得以显著提高,合金的铸态伸长率最高可达11.3%,相比于未变质合金提高了79%。结果表明,Sb能够有效地降低共晶组织的形核温度,提高其形核过冷度,降低共晶组织的形核率。     

A356合金的组织与热疲劳性能研究

以A356合金为研究对象,采用复合细化变质、微合金化和T6热处理的方法制备了5种A356合金,研究了合金的力学性能、显微组织和不同温度幅下的热疲劳性能,并分析了热疲劳裂纹的生长行为和产生机理。结果表明,经过复合细化变质、微合金化和T6热处理可以使A356合金的力学性能得到提高;经过T6热处理后,复合细化变质和复合细化变质+微合金化的A356合金中共晶Si的形态由针片状转变为颗粒状,共晶Si棱角圆整化程度提高提高,铸态A356合金的热疲劳寿命得到延长;在温度幅下限不变的前提下,合金的热疲劳寿命随着温度幅上限的提高而逐渐降低;经过复合细化变质+微合金化+T6热处理后合金的裂纹萌生和扩展速率最低,热疲劳寿命最长。     

A356合金铸造工艺及组织与性能研究

研究了壳型预热温度、壁厚和变质处理对A356合金显微组织和力学性能的影响,分析了工艺参数和变质剂的作用机理。结果表明,不同壳型预热温度下未变质A356合金的金相组织都为枝晶α-Al和共晶硅相,且随着壳型预热温度的升高,枝晶α-Al不断粗化、共晶硅相不断聚集和长大,未变质A356合金的抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;随着壁厚的增加,La变质和Sr变质A356合金的α-Al枝晶不断粗化,共晶硅相也逐渐发生聚集和长大,抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;采用La或者Sr变质能够细化A356合金组织,并且相对未变质A356合金具有更高的强塑性,但是La变质A356合金对壁厚的敏感性相对Sr变质A356合金更小。     

Y和Sc对A356合金组织与性能的影响

对比研究了微量稀土元素Y、Sc对A356合金铸态显微组织和力学性能的影响。结果表明,0.3%的Y、0.3%的Sc均能明显减小合金中α-Al枝晶间距,细化α-Al晶粒,使片状共晶Si部分纤维化,但对Si变质效果均不如Sr。等量Y和Sc细化变质效果相比,Y的细化效果不如Sc,但Sc对共晶Si的变质效果不如Y;与之相对应,Y提高A356合金铸态力学性能的幅度优于等量Sc。     

混合稀土对ZL114A铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS和差示扫描量热法等手段研究了混合稀土(60%Ce、40%La)对ZL114A铝合金组织性能的影响。结果表明:当稀土添加量(质量分数)为0.15%~0.35%时,随着稀土添加量的增加,晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距减小;当稀土添加量为0.25%时,α-Al相的晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距达到最低,此时抗拉强度、伸长率和显微硬度达到最高。DSC结果显示,添加稀土降低了合金的共晶点温度和α-Al的熔化温度,减小了凝固温度区间。     

Al-20％Si中间合金对Al-Si合金共晶Si变质行为的影响

研究了Al-20％Si中间合金对铸造Al-Si合金显微组织的影响.结果表明:向Al-Si合金熔体中加入1％的Al-20％Si中间合金,Al-7％Si合金中的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al- 12％Si合金的变质效果较弱;浇注温度对合金显微组织影响较大,适当降低浇注温度,有利于铸件组织的细化;变质温度越低越有利于颗粒状Si相成为形核核心,抑制枝晶组织的形成长大;在变质温度为650℃时,Al-20％Si中间合金对Al-7％Si合金变质有效时间是3h左右.     

稀土Y对Sr+B复合变质A356合金组织与性能的影响

在Sr+B复合变质A356合金的基础上加入稀土Y,通过光学显微镜及扫描电镜观察不同Y添加量对合金铸态显微组织形貌和尺寸的影响,并分析其力学性能和导热性能的变化规律。结果表明：稀土Y的添加不会影响Sr+B的变质效果且会使合金组织进一步细化,α-Al晶粒尺寸由未加Y变质时的62μm降低至44μm,二次枝晶臂间距从未变质时的12μm降低至9μm;A356铝合金中引入稀土Y会导致导热性能小幅度降低,但可以显著提升拉伸性能。当稀土Y添加量为0.4wt.%时,合金的综合性能最佳,热导率为158.8 W/（m·K）,抗拉强度和伸长率分别为209.9 MPa和11.44%,与未加入稀土Y相比分别提升19.55%和167.29%。     

在不同冷却速率下Er对A356合金共晶组织的变质作用

采用添加稀土元素Er变质处理制备了A356合金,通过控制Er的添加量和不同的冷却速率以改变共晶硅相的形貌.采用金相观察、扫描电镜、透射电镜及能谱分析等测试分析手段研究了铒对A356合金中硅相的变质作用.研究发现:少量的Er添加量(0.3%)就可以明显细化共晶硅相;同时冷却速率对硅相形貌也有显著的影响.在较高的冷却速率250℃/s下,当铒元素的添加量为0.5%时,可以获得细小纤维状的共晶硅相.并对其形貌演变机理做了相应讨论.     

Eutectic nucleation in Al-7 wt pct Si-Mg casting alloys

The nucleation of eutectic crystals of hypoeutectic Al-7 wt pct Si-Mg casting alloys modified by Ce and Sr was studied by using differential scanning calorimeter (DSC) and scanning electron microscope (SEM). DSC results were applied to calculate the values of activity energy and nucleation work of eutectic nucleation for the alloys. These values were decreased and the eutectic nucleation frequency was increased with the addition of Ce and Sr to the alloys. Moreover, the morphology of eutectic silicon in the modified alloys was partially or fully modified as fine, fibrous or coral, and DSC plots show that the eutectic undercooling of Al-7 wt pct Si-Mg alloys were increased with additions of modified agents. The mechanism of eutectic modification is combined actions of the accelerated nucleation and the restricted growth.     

La对Sr变质Al-9Si-Cu合金组织及冷却曲线特征的影响

研究了La添加量对Sr变质Al-9Si-Cu合金组织及冷却曲线特征的影响。结果表明,随La含量的增加(0~0.8%时),初生α-Al相尺寸减小,冷却曲线上的初生α-Al相生长最低温度Tmin-α和最高温度TG-α升高;La含量较低时(0.1%~0.2%),明显增强共晶Si的变质效果,冷却曲线上的共晶最低温度Tmin-si和最高温度TG-si降低,共晶再辉温度(ΔTR-Si)值增加;La含量较高时(0.4%~0.8%),共晶Si的变质效果变差,Tmin-si、TG-si和ΔTR-Si减小;ΔTR-Si与共晶Si变质效果有良好的对应关系,ΔTR-Si值越大,变质效果越好。     

Nd变质过共晶Al-17.5%Si合金的微观组织和断口形貌

采用单一稀土元素Nd对过共晶Al-17.5%Si合金进行变质;采用扫描电镜、金相显微镜、电子探针、透射电镜及X射线衍射等方法对变质前后合金的微观组织、成分和相组成进行分析;并对变质前后合金的断口形貌进行分析.结果表明:加入0.3%Nd(质量分数)到过共晶Al-17.5%Si合金中可同时变质初生硅和共晶硅,经过变质处理后,初生硅的形状由星形和不规则形状变为块状,尺寸由40～60 μm减小到10～30 μm,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;初生硅区域的主要成分是硅,中心边缘几乎检测不到Nd元素,Nd沿晶界分布;与未变质合金相比,经0.3%Nd变质后的Al-17.5%Si合金硅相上孪晶密度增大,变质后的合金中没有生成新相,a(Al)相和硅相的晶格常数变大;经0.3%Nd变质后,合金的整体性能大幅度提高,抗拉强度提高了35.8%,从120 MPa提高到163 MPa,伸长率从0.8%提高到2.2%,提高了175%.     

Li含量对亚快速凝固2A97铝锂合金的性能及组织演变规律的影响

通过亚快速凝固技术铸造2A97Al-Li合金,借助密度和拉伸测试对合金性能进行分析。同时,利用差热分析(DSC),光学电镜(OM),扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对合金显微组织演变进行研究。结果表明：通过亚快速凝固技术和合理的热处理工艺可以有效减少2A97 Al-Li合金中存在的粗大第二相,这对于超低密度Al-Li合金的实现具有十分重要的意义。随着合金中Li含量的增加,Cu原子更倾向于捕获Li原子而形成Al2CuLi相;同时,Al2Cu相相对减少,并出现花瓣状共晶相Al2CuMg;另外,亚快速凝固Al-Li合金的铸态显微组织由树枝晶向胞状晶转变,并促进晶粒细化。然而,随着Li含量由1.5 wt. %升到3.5wt. %过程中,热处理的效果逐渐降低,导致粗大共晶相残留于合金的三角叉晶界处,合金力学性能降低。     

冷却速率对A357合金凝固组织的影响

以不同冷却速率铸造A357合金试样,用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析其凝固组织.通过不同冷却速率下的DTA试验研究了A357合金的凝固行为;采用DSC试验研究了不同冷却速率所得试样中相的变化;测定了这些试样的微观硬度.结果表明,随着冷却速率的提高,A357合金的宏观晶粒尺寸和二次枝晶臂间距减小,共晶Si相的形态更加细小,且分布愈加弥散;合金液相线温度和二元共晶的反应温度降低,三元或四元共晶反应被抑制,合金凝固组织中Mg2Si相的析出受到抑制,微观硬度明显提高.     

A356合金纯度对变质元素Sr烧损的影响

研究了A356合金纯度对锶变质烧损的影响.结果表明,经变质处理的合金其共晶生长温度明显降低,合金组织中Si相呈分枝细密的珊瑚状.精炼处理的Al液,经过280 min保温后,Sr的烧损只有33%,表明Sr的变质效果衰退不明显.未经过精炼处理的Al液.在160 min后,Sr的烧损已接近50%,至220 min,烧损已达7...     

金属型铸造条件下Sb元素对ZL114A合金共晶Si和拉伸性能的影响

ZL114A合金是我国自主研发的铸造亚共晶Al-Si合金,变质共晶Si是提高其室温综合拉伸性能的重要方法之一。利用室温拉伸试验、扫描电镜观察研究了Sb元素对金属型铸造条件下ZL114A合金铸态和热处理态组织以及性能的影响。结果表明,对于铸态的ZL114A合金,Sb的加入将共晶Si由板片状变质为纤维状或颗粒状;经过热处理的ZL114A合金,Sb的加入使共晶Si的长径比变小,球化程度更高。在金属型铸造条件下,Sb元素能够提高ZL114A合金铸态和热处理态的室温综合拉伸性能,热处理后添加Sb的合金的抗拉强度和伸长率远远高于我国航空标准所要求达到的值。综合考虑ZL114A合金铸态和热处理态的共晶Si相形貌以及室温拉伸性能,Sb元素的最佳含量(质量分数)为0.09%。     

Effect of Ce on solidification and mechanical properties of A360 alloy

The effect of Ce addition on the AA A360 (Al-10%Si-0.5%Mg) alloy was investigated using equilibrium thermodynamic calculation, thermal analysis, differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The purpose is to study the variations that occur during solidification and precipitation with different Ce additions, as well as their effect on the mechanical properties. The results show that the Ce addition decreases the eutectic (α_Al + Mg₂Si) temperature. The solidus temperature also decreases with the increasing Ce addition. The precipitation enthalpy determined using DSC decreases with the Ce addition, while precipitation takes place more rapidly and intensively, indicating increased reaction kinetics. The mechanical properties like hardness and tensile strength also increase with the Ce addition. The phase that contributed to the hardness of the investigated alloy was composed of Al, Ce, Mg and Si.     

The study of Li effect on the microstructure and tensile properties of cast Al-Mg2Si metal matrix composite

This study is undertaken to investigate the effect of different concentrations of Li (0.03-0.35%) on the microstructure and tensile properties of Al-15 wt.%Mg₂Si in situ metal matrix composite. The results showed that 0.15 wt.% Li addition changes the morphology of primary Mg₂Si from irregular or dendritic to polyhedral shape and its average particle size decreases from 32 μm to 4 μm. Microstructural observations also depicted that the morphology of the eutectic Mg₂Si phase alters from flake-like to coral-like. Further investigations on tensile tests revealed optimum Li level (0.15%) for improving both UTS and elongation values. A study of the fracture surfaces via scanning electron microscope (SEM) revealed a brittle mode of failure in unmodified composite however the addition of 0.15%Li converts the fracture behaviour to ductile. The behaviour is explained in terms of the presence of oxide bifilms in the liquid Al alloy.