不同变质剂对铝合金组织与性能的影响

在LM28(过共晶铝硅合金)熔炼过程中分别添加变质剂P、P+Na盐、P+Na盐+RE对合金进行变质处理,分析了不同变质剂对合金力学性能与微观组织的影响.结果表明,P、Na盐和RE都是以改变硅相的生长状况使Al-Si合金发生变质的,其中P主要变质初晶硅,Na盐和RE主要变质共晶硅.试验证明加入复合变质剂P+Na盐+RE后的LM28合金铸态组织相对最好,力学性能最高.     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

过共晶铝硅合金变质处理的研究进展

综述了过共晶铝硅合金变质处理及其细化变质机理的研究进展.采用含磷化合物或含磷合金等细化变质处理过共晶铝硅合金中的初晶硅已取得了良好的效果;变质元素Na、Sr、Ba、Te、Sb、S、Y、Ca、Bi、As、Ce、Nd、RE等元素对共晶硅具有较好的细化变质作用;近年来,同时添加磷和混合稀土复合变质剂,既能细化初晶硅,又能细化共晶硅.寻求具有良好双重变质效果的复合变质剂,深入探讨变质机理已成为今后努力的方向.     

细化变质处理对铸造Al-7.5Si-4Cu合金力学性能和组织的影响(英文)

研究了单一和复合Al-5Ti-B、RE和Al-10Sr细化变质剂对砂型铸造Al-7.5Si-4Cu合金力学性能、显微组织、细化变质效果及其金属间化合物变化的影响。结果表明:与单一细化变质处理以及铸态相比,经过添加质量分数为0.8%的Al-5Ti-B、0.1%的RE和0.1%的Al-10Sr细化变质剂复合细化变质处理后铸造Al-7.5Si-4Cu合金的力学性能和显微组织都得到了显著改善。对于单一细化变质处理,加入0.8%的Al-5Ti-B中间合金后,合金的抗拉强度和布氏硬度得到大幅度提高,并且细化了α(Al)相。加入0.1%的RE中间合金后,合金的伸长率得到了最大程度的提高。这是因为RE的加入使铝合金熔液而得到净化,同时改变了金属间化合物的形状。而加入0.1%的Al-10Sr变质剂后,合金的屈服强度得到改善,但其他性能的改善有限。Al-10Sr变质剂对共晶硅具有较强的变质作用,但使得铝合金熔体含气量增加并形成严重的柱状晶组织。利用硅相的平均面积和长宽比描述细化变质效果得到的结论与力学性能和组织分析的结果相同。     

Al-7Si-0．3Mg合金的RE和Sb复合变质

对Al-7Si-0.3Mg合金进行了Sb和RE复合变质研究.试验结果表明,Sb和RE复合变质可使合金中的共晶硅显著细化,RE加入量增加可使共晶硅出现分枝及向纤维结构转变;差热分析表明,单一Sb和RE变质及Sb、RE复合变质与未变质合金相比,共晶硅析出温度明显降低;以50 ℃/min速度冷却时,0.15%的RE变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低7 ℃,0.15%的Sb 变质合金中共晶硅析出温度比未变质合金低5 ℃,0.15%的Sb 0.15%的RE复合变质时,共晶硅析出温度与0.15%的Sb 变质时接近.Sb促进了共晶硅的形核与细化,RE则促进了共晶硅的分枝与纤维化,复合变质比单一变质(Sb或RE)具有更好的变质效果;Sb和RE复合变质后,合金的力学性能显著提高,特别是伸长率.     

稀土Er变质对ZL108铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响

研究了稀土Er添加量对ZL108铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响,结果表明:随着稀土Er添加量的增加,ZL108铝合金共晶硅微观形貌由块片状转变为枝晶状。当稀土Er添加量为0.6%时,ZL108铝合金可完全变质,拉伸性能达到最佳,其共晶硅平均颗粒长度和长宽比分别为5.84μm和3.89,相比于未变质合金组织分别降低了73.8%和63.0%,其抗拉强度和伸长率达到220.2 MPa和2.5%,分别提高了22.2%和39.0%。稀土Er的添加可以显著提高ZL108铝合金的拉伸性能。     

电热A392合金的复合变质及性能研究

采用P和RE对电热A392合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状。当加入0.08%P和0.9%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,合金的抗拉强度和伸长率分别达到248MPa和0.43%,与未变质合金相比,分别提高了35%和39%。     

不同变质剂对细晶铝锭共晶铝硅合金微观组织的影响

利用金相显微镜和扫描电镜研究了RE、P和P＋RE变质对细晶铝锭共晶铝硅合金组织中硅相的影响。结果表明,RE是共晶铝硅合金很好的变质剂,它可以球化共晶硅,当RE加入量为0．5％时,共晶硅相尺寸最小,达到2．7μm,圆形度为0．8;当RE加入量大于0．6％时,共晶硅相粗化,并且组织中出现了初晶硅。P变质对共晶铝硅合金组织有显著的影响,使组织在共晶成分出现初晶硅,对共晶硅没有变质作用。P＋RE联合变质时,P有毒化RE变质共晶硅的作用,合金组织中的共晶硅没有单独RE变质时球化的好;当P加入量为0．1％,RE加入量为0．4％时合金组织中初晶硅最小,为14．5μm,达到联合变质的最佳效果。     

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。     

细化变质处理对铸造A356铝合金组织性能及共晶硅生长机制的影响

研究了采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金和Al-10Sr中间合金对A356铝合金进行单一或复合细化变质处理后的组织、力学性能和共晶硅生长机制的影响。结果表明：单一细化变质处理中Al-5Ti-1B-1RE中间合金对A356铝合金中α-Al相有明显的细化作用,合金的强度和维氏硬度显著提高;Al-10Sr 中间合金对共晶硅有强的变质作用,合金的伸长率明显提高;而经复合细化变质处理后α-Al相形状和尺寸变得更均匀细小,晶界更清晰,共晶硅相几乎都转变成更弥散、更细小的纤维状,片层状共晶硅也几乎完全消失,共晶硅长度由铸态40-60 μm降低到1-2 μm之间,达到完全变质效果,其力学性能显著高于铸态、单一细化变质剂处理的A356铝合金。未细化变质的A356铝合金中的共晶Si的生长方式为典型的小平面台阶生长,复合细化变质处理的共晶硅以孪晶凹槽机制生长为主,小平面生长特征逐渐减弱直至消失。     

Na-Ba复合变质对改良铸造铝-硅合金组织和性能的影响

以ZL101铝合金为基础,通过添加Cu、Ni、Mn、V、RE等合金元素,研制了改良铸造铝-硅合金,并研究了Na-Ba复合变质对该合金组织和性能的影响。结果表明,Na-Ba复合变质对改良铸造铝-硅合金是有效的,而且变质处理没有潜伏期,持续时间长,变质效果好。     

RE-Ba-Sb复合变质对4004铝合金组织与性能的影响

4004铝合金具有良好的可焊性。然而,由于其Si含量较高,在凝固过程中会形成粗大的Si相而降低该合金的塑性,从而降低箔材的成品率。为了提高该合金的塑性和成品率,采用RE?Ba?Sb对4004铝合金进行复合变质处理。作为对比,对该合金亦采用不同含量稀土进行变质处理。对于单一稀土变质处理,当稀土加入量为0.2%时,材料的组织和性能达到最佳,此时材料的的抗拉强度为194 MPa,伸长率为5%。对于RE?Ba?Sb复合变质处理,变质剂的最佳加入量采用正交设计的方法而进行优化。结果表明,RE的加入量影响最大,其次是Ba的加入量,Sb的加入量影响最小。三种元素的最佳加入量分别为RE 0.01%,Ba 0.3%,Sb 0.05%,此时材料的抗拉强度为224 MPa,伸长率为6%。且复合变质中RE的加入量约为单一RE变质加入量的1/20。     

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织的影响

采用P+RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质。结果表明,P+RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果。五心瓣状初晶Si尺寸明显减小且棱角钝化,共晶Si由原来的长针状变为短杆状,微观组织得到明显的细化。同时也对P+RE的变质机理进行了论述。     

铝硅二元合金的共生生长机制

观察分析了铝硅二元共晶合金的显微结构。发现在不同凝固条件下凝固的共晶硅形貌虽然有极显著的差别，但它们的基本结构是相同的－－铝硅二元合金共生生长成共晶团；共晶团的核心部分基本上相同，共晶团的尺寸与冷却速度和变质处理有关。稀土元素主要富集在共晶团的周界处，促使晶体缺陷增多，导致分枝急剧增加，从而使共晶硅由各向异性生长特性转变为各向同自发性生长特性。     

Influences of complex modification of P and RE on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-20Si alloy

P and RE complex modification of hypereutectic A1-Si alloys was conducted. The influences of P, RE content on the microstructure and mechanical properties of alloys were investigated. The complex modifications of P and RE make the coarse block primary silicon obviously refined and the large needle eutectic silicon modified to the fine fibrous or lamella ones. P mainly refines the primary silicon, but excess P is unfavorable to the refinement of primary silicon. RE can well refine the primary and eutectic silicon, but its modification effect on the eutectic silicon is more obvious. P can repress the modification of RE on the eutectic silicon The alloys with the additions of 0.08% P and 0.60% RE have the optimal microstructure and the highest mechanical properties. Compared with the unmodified alloy, the primary silicon of alloys can be refined from 66.4 μm to 23.3μm and the eutectic silicon can be refined from 8.3 μm to 5.2μm. The tensile strength is improved from 256 MPa to 306 MPa and the elongation is improved from 0.35% to 0.48%.     

电热法生产过共晶Al-Si合金的组织与性能研究

对电热法生产铝硅合金配制的Al-20Si合金进行了P-RE复合变质处理,对变质后的微观组织和力学性能进行了分析.结果表明,合金经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状;其抗拉强度由182MPa提高到205MPa,提高12.6%了,其伸长率由0.22%提高到0.26%,提高了18.2%.然而与纯铝配制的过共晶铝硅合金相比,其抗拉强度和伸长率都相对较低,原因在于电热法生产铝硅合金配制的过共晶铝硅合金中Fe含量较高.     

亚共晶Al-Si合金中微量元素La变质共晶Si的关键影响因素EI北大核心CSCD

理论分析了亚共晶Al-Si合金中微量元素La变质共晶Si的关键影响因素。结果表明,La在α-Al中最大固溶度及La与Al、Si的相互作用参数决定其对共晶Si的变质效果。当La的添加量低于其在α-Al中最大固溶度时,La分布在α-Al和共晶Si中,其变质效果随着La添加量的增加而增加。当La的添加量大于其在α-Al中最大固溶度时,由于La与Al、Si的相互作用参数较大且2者相近,会形成含Al、Si、La的三元化合物,计算结果表明,在各种可能Al、Si、La的化合物中,AlSiLa的形成热较大,且与Al熔体间的界面能较低,最易在熔体中形成;此时,La分布在α-Al、AlSiLa和共晶Si中,其中La在α-Al和共晶Si中的浓度基本不随La添加量的增加而变化,变质效果亦基本保持不变。当变质元素的添加量接近其在α-Al中的最大固溶度时,变质效果最佳。     

Microstructural evolution of direct chill cast Al-15.5Si-4Cu-1Mg-1Ni-0.5Cr alloy during solution treatment

Heat treatment has important influence on the microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys. The most common used heat treatment method for these alloys is solution treatment followed by age-hardening. This paper investigates the microstructural evolution of a direct chill (DC) cast Al-15.5Si-4Cu-1Mg-1Ni-0.5Cr alloy after solution treated at 500, 510, 520 and 530℃, respectively for different times. The major phases observed in the as-cast alloy are α-aluminum dendrite, primary Si particle, eutectic Si, Al7Cu4Ni, Al5Cu2Mg8Si6, Al15(Cr, Fe, Ni, Cu)4Si2 and Al2Cu. The Al2Cu phase dissolves completely after being solution treated for 2 h at 500℃, while the eutectic Si, Al5Cu2Mg8Si6 and Al15(Cr, Fe, Ni, Cu)4Si2 phases are insoluble. In addition, the Al7Cu4Ni phase is substituted by the Al3CuNi phase. The α-aluminum dendrite network disappears when the solution temperature is increased to 530℃. Incipient melting of the Al2Cu-rich eutectic mixture occurrs at 520℃, and melting of the Al5Cu2Mg8Si6 and Al3CuNi phases is observed at a solution temperature of 530℃. The void formation of the structure and deterioration of the mechanical properties are found in samples solution treated at 530℃.     

Influence of Al2O3 or ZrO2 particulate addition on the microstructure aspects of AlNi and AlSi alloys

Different metal/ceramic composites (Al7Si0.3Mg, Al3Ni, Al6Ni, Al9Ni) reinforced with Al₂O₃ or ZrO₂ were prepared by vortex method. Metallographic investigations reveal that in all the composites -Al did not nucleate on the reinforcement particulates. The particulates were generally observed to be located in the last freezing regions regardless of matrix alloy, particulate type or size. The reason for that was the mismatch in the thermal diffusivity between the ceramic particulates and matrix alloys. SEM micrographs show that the presence of the particulates in the AlSi alloy tends to modify the silicon eutectic. In contrast, the addition of the particulates into AlNi alloys did not result in a significant modification of the NiAl₃ phase, but it displaced the eutectic point to lower Ni content.     

稀土变质消除铝合金压铸件中硬质点

初生硅和AlSiMnFe金属间化合物是造成铝合金压铸件中硬质点区域的主要因素,常规钠盐变质不能细化初生硅和Fe相,含有一定比例La,Ce,Pr,Nd和Yb的特殊配制的稀土合金不仅能细化共晶硅,而且细化初生硅并改善Fe相形貌,其中初生硅可细化到小于10μm,因此能有效消除铝合金压铸件中的硬质点区域。