稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金组织和性能的影响

研究了稀土元素La、Ce对Al-7Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明：添加稀土元素La、Ce能够细化合金α-Al晶粒，其形态从枝晶转变为胞状晶，平均二次枝晶臂间距从16.3μm减小至11.2μm,降低了31.3%;共晶Si明显细化变质，平均面积从1.4μm²降低至0.4μm²,平均纵横比从1.91降低至1.13。稀土元素La、Ce在合金中分布均匀，未发现明显的含La、Ce的金属间化合物。相较于未添加稀土合金，添加0.1%(质量分数，下同)La和0.1%Ce的合金热导率从140.33 W/(m·K)提高至159.68 W/(m·K),抗拉强度从176.1 MPa提高至213.6 MPa,断后伸长率从2.78%提高至6.62%,分别提高了13.8%、21.3%和238.1%。     

La和Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和激光导热等手段，研究了单独或复合添加La、Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金微观组织、力学性能和热导率的影响。结果表明，添加0.3%的(La+Ce)后，合金中α-Al相得到了较大程度的细化，二次枝晶臂间距(SADS)达到较小值(13.1μm),共晶Si形貌转化为细小的颗粒状且均匀地分布于晶界处，富Fe相长度降低了57.51%,其合金的热导率为159.68 W/(m·K)、抗拉强度为231.3 MPa、伸长率为6.89%,与未添加稀土合金相比，分别提高了13.79%、24.96%和118.73%。     

Si含量对Al-Si-Mg合金铸造流动性、热导率和力学性能的影响

采用金相显微镜、激光导热仪、拉伸试验机和扫描电镜,研究了Si含量对Al-Si-Mg合金铸造流动性、热导率和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的提高,由于共晶液相的增加和α-Al枝晶的细化,使Al-Si-Mg合金的铸造流动性获得提高,而晶界上共晶Si和Mg2Si相数量的增加,又使Al-Si-Mg合金的抗拉强度得到提高,但伸长率和热导率有所下降。当Si含量为3.23%时,Al-Si-Mg合金的铸造流动性试样长度为784 mm,热导率为186.3 W/m·k,抗拉强度和伸长率分别为236 MPa和9.2%。     

高导热共晶Al-Si合金的制备及其性能

采用OM、激光导热及直读光谱等手段,研究了Sr、B变质及退火对共晶Al-Si合金组织及热导率的影响。结果表明,通过B+Sr复合变质,共晶Si相由层片状转变为纤维状,杂质含量降低,合金的导热性能得到显著提升。B、Sr加入顺序对合金组织及导热性能有显著影响。经0.02%的B+0.03%的Sr复合变质处理合金的热导率为159.5W/(m·K),较未变质合金提升约31.2%。经350℃×4h退火处理,B+Sr复合变质合金的热导率为178.8 W/(m·K),较其铸态合金提升约10.93%。     

Sr变质对Al-Si-Mg合金的流动性、力学性能和导热系数的影响

采用扫描电镜、拉伸试验机和激光导热仪,研究了Sr变质处理对Al-3.2Si-0.8Mg合金铸造流动性、导热系数与力学性能的影响。结果表明:随着共晶Si相形貌的细化,Al-3.2Si-0.8Mg合金的上述性能逐渐提高。当Al-10Sr合金添加量为0.4%时,该合金的铸造流动性试样长度为922 mm(提高了8.2%),抗拉强度和伸长率分别为243 MPa(提高了3.8%)和11.3%(提高了11.9%),导热系数为187.6 W/(m·K)(提高了3.1%)。     

TCBp及AlNp对Al-9Si-3Cu合金导热及力学性能的影响

采用B掺杂型TiC粒子(TCB_p)及纳米AlN粒子(AlN_p)对Al-9Si-3Cu合金进行晶粒细化及强化处理,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机、激光导热测试仪等对Al-9Si-3Cu合金的微观组织、力学及导热性能进行测试和分析。结果表明:以晶种合金形式添加TCB_p及纳米AlN_p后,Al-9Si-3Cu合金的α-Al晶粒明显细化,AlN_p分布于合金共晶区;铸态合金的抗拉强度和伸长率由209 MPa和4.5%提高至228 MPa和7.3%,分别提高了9.1%和62.2%。经180℃时效6 h后,抗拉强度及伸长率进一步提升至239 MPa和9.6%;添加晶种合金并经时效处理后,Al-9Si-3Cu合金的热导率由197.2 W/(m·K)提升至198.2 W/(m·K)。基于TCB_p及纳米AlN_p的协同作用制备了一种高导热高强韧Al-9Si-3Cu合金。     

固溶温度对铸造Al-Si合金热导率及力学性能的影响

采用金属型铸造工艺制备高性能导热Al-Si合金,并用单项试验法研究热处理工艺(固溶温度)对合金显微组织、热导率及力学性能的影响。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、激光导热分析仪、拉伸试验等手段测试并分析了热处理前后合金显微组织、抗拉强度、伸长率和热导率等性能的变化。结果表明,铸态时合金的热导率为153.1 W/(m·K),随着固溶温度升高,初生α-Al相形状变得规则,共晶Si由不规则的层片状开始断裂和球化,合金的热导率呈先上升后下降的趋势,在540℃时达到最大,为190.8 W/(m·K),较铸态时提高了24.6%,而560℃时急剧降低。抗拉强度由铸态时的188.35MPa提高到540℃时的255.74MPa,伸长率由铸态时的4.5%提升到540℃时的14.41%。     

Sr、RE对A356合金组织结构和力学性能的影响

A356合金重熔过程中通过混合添加适量Sr、RE来改善合金的微观组织结构。采用金相分析、X射线衍射分析(XRD)及力学性能测试等试验方法,分析了Sr、RE混合添加对合金的初晶晶胞特征参数、共晶Si相形貌和力学性能的影响。研究发现,A356合金重熔过程中,Sr、RE混合添加能够强化合金的细化效果及共晶Si相的变质效果。Sr、RE的添加,能够大幅度提高合金的综合力学性能,合金抗拉强度由变质前的153MPa提高到变质后的252MPa,伸长率由不足5%提高到超过13%。     

不同铸造方法对7075铝合金热导率及力学性能的影响

采用金属型铸造、液态挤压铸造和半固态挤压铸造方法制备了7075铝合金,研究了不同铸造工艺对7075铝合金热导率与力学性能的影响。结果表明,金属型铸造晶粒粗大,产生枝晶偏析降低塑韧性,抗拉强度及伸长率最小,分别为121 MPa和2.78%,但晶粒粗大使热量传导路径宽,对电子散射几率小,电子的平均自由程较长,热导率相对较高,达到了139.67W/(m·K);液态挤压铸造晶粒细化,抗拉强度和伸长率分别为239MPa和5.75%,但晶粒细小且枝晶臂较多,对电子散射程度大,热导率最低,为120.94W/(m·K);半固态挤压铸造的晶粒致密细小且圆整,抗拉强度及伸长率最高分别达到248MPa和7.46%,且热导率为126.07W/(m·K)。     

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织性能的影响

以过共晶Al-Si合金为研究对象，分析了P＋RE变质对合金组织及力学性能的影响，并分析探讨了其强化机制。结果表明，变质后合金组织中粗大块状、条状的初晶Si尺寸明显细化，粗大针状的共晶Si变为纤维状或短杆状，合金的力学性能提高。当P含量为0．08％和RE含量为0．6％时，其室温和高温力学性能最好，室温抗拉强度从未变质的236．2MPa提高到287．6MPa，高温抗拉强度从142．5MPa提高到210MPa，分别提高了22％和47％；伸长率分别提高了57％和42％。初晶Si的变质以AIP异质形核作用机理为主，共晶Si以RE吸附产生孪晶为变质机制。     

微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响EI北大核心CSCD

以AlSi10MnMg铝硅合金为基础,研究微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明:在金属型铸造条件下,Sr、Ce的添加有效改善了AlSi10MnMg合金中共晶Si形貌,降低了Si相尺寸,提高了Si相圆整度,进而提升了合金导热率及力学性能。添加0.05%Sr+0.02%Ce(质量分数)时合金变质效果最优,与未变质的AlSi10MnMg合金相比,其导热率提升了14.86%,达到181.68 W/(m•K);抗拉强度提升了42.4%,达到228.94 MPa;伸长率提升了101.5%,达到14.62%,实现了导热性能与力学性能的良好结合。而当稀土元素Ce添加量超过0.04%(质量分数)后,合金的导热率及力学性能呈降低趋势。针对复合变质后合金中可能出现的金属间化合物进行建模、优化,并采用第一性原理和Cahill模型对其导热率进行计算,研究发现Sr+Ce复合变质后,合金中出现的Sr-RE金属间化合物会降低AlSi10MnMg合金的导热性及力学性能。     

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%。     

对A356Al合金细化和变质处理的研究

研究了A356Al合金熔体处理过程中细化与变质的交互作用。结果表明:只添加Al-10Sr的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为19.6μm,抗拉强度228MPa、屈服强度177MPa、伸长率8.9%、布氏硬度73HBW;而只添加Al-4Ti-1B的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为17.3μm,抗拉强度203MPa、屈服强度159MPa、伸长率6.9%、布氏硬度67HBW。指出:Si相的形态对A356Al合金力学性能影响最大,变质效力是限制A356Al合金力学性能的首要因素。     

Cu含量对Al-12Si合金组织结构及导热性能的影响

采用熔铸工艺制备了不同Cu含量(0.03%～4.2%)的Al-12Si-xCu-0.6Mg合金试样,分析Cu含量对Al-Si合金组织结构、力学性能与导热性能的影响。结果表明,随着Cu含量从0.03%增加到4.2%,Al-12Si-xCu-0.6Mg合金强度由212.3 MPa提高到285.3MPa,但热导率由152W/(m·K)降低到119W/(m·K)。另外,随着Cu含量增加,合金中初生α-Al相明显细化,从发达树枝晶向细小圆整等轴晶转化,共晶Si相晶粒尺寸逐渐增大;分散的块状α-Al相会造成电子传导通道的断裂,粗大的共晶Si提高电子运动过程中的散射概率,降低自由电子的平均自由程,从而导致合金导热性能下降。     

Sc对亚共晶Al-11Mg_2Si合金组织与力学性能的影响

通过XRD分析、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察及拉伸力学性能测试等手段,研究了添加稀土元素Sc对亚共晶Al-11Mg_2Si合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Al-11Mg_2Si合金中添加适量的Sc对初生α-Al和共晶Mg_2Si相同时起到良好的细化和变质作用。α-Al晶体由粗大的树枝晶转变为细小的球状晶,其平均尺寸由67.72μm减小至最小14.28μm;共晶Mg_2Si由粗大的片层状转变为细小的纤维状和颗粒状,其平均尺寸由12.37μm减小至最小1.80μm。经0.25%Sc处理后,合金的抗拉强度、伸长率和硬度分别由未细化、变质的269 MPa、5.2%和35HRB提高到334 MPa、9.4%和53 HRB,分别提高了24.2%、80.8%和51.4%。含0.25%Sc合金断口中大量形成韧窝,其断裂模式从脆性转变为韧性。     

Sr变质对蛇形通道浇注Al-22Si-Cu合金组织的影响

采用纯铜蛇形通道浇注和Sr变质的复合工艺,对Al-22Si-Cu过共晶合金组织与性能进行研究。结果表明,蛇形通道工艺可将初生Si晶粒尺寸从90μm细化至28.03μm。随着Sr含量增加,初生Si的析出温度降低,合金的孪晶密度和初生Si尺寸均先增大后减小,当Sr含量为0.09%时达到最大值;共晶Si由长针状转变为纤维状;Sr含量为0.12%时,合金的抗拉强度达到212.32MPa。     

Al-Ti-B-O复合细化剂对A356合金组织及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、电子万能材料试验机等方法,研究了Al-Ti-B-O复合细化剂对A356铝合金组织及力学性能的影响。结果表明:Al-Ti-B-O复合细化剂细化了A356铝合金的晶粒,减小了二次枝晶间距;Al-Ti-B-O复合细化剂加强了Al-10Sr对共晶Si的变质效果,使共晶Si由粗大的针状变成细小的珊瑚状;当复合细化剂的添加量为0.5wt%时,合金抗拉强度为199 MPa,伸长率达到了5.6%,与未细化的A356合金(168 MPa,3.4%)相比,抗拉强度和伸长率分别提高了31 MPa和2.2%。     

应用断口-金相分析确定铝合金复合变质效果

提出一种断口-金相方法,研究了Al-Si系合金复合变质后共晶Si的形态、α-Al树枝晶尺寸对合金力学性能的影响。结果表明,复合变质处理试样由于α-Al树枝晶细小、共晶Si良好的形态及分布,使材料在拉断过程中,阻碍裂纹扩展,断裂单元小,吸收更多的能量,穿晶断裂时裂纹扩展途径增加,使材料的综合力学性能提高,其屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度分别比Sr变质的试样提高了60%、28.3%、94.3%和7.4%。     

Sr对AlSi9Cu3合金组织与力学性能的影响

研究了不同Sr含量对Al Si9Cu3合金力学性能及微观组织的影响规律。结果表明,当Sr含量为0.06%时,合金的变质效果最佳,合金中共晶硅相由粗大的针片状转变为细小的纤维状或颗粒状。过量的Sr会引起孔洞等铸造缺陷的增加。随着合金元素Sr含量的增加,合金的力学性能呈现先升后降的趋势。当Sr含量为0.06%时合金的强化效果达到峰值,抗拉强度和伸长率分别为288 MPa和13.23%,较未变质合金分别提高了25.2%和84.8%。继续添加Sr,合金的强塑性均下降,这与Sr对于共晶Si的变质效果规律结果是一致的。     

Sr对铸态Al-7Si-Mg合金组织和力学性能的影响

以砂型铸造Al-7Si-Mg合金为研究对象,研究了Sr含量对Al-7Si-Mg合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加Sr变质后,铸态Al-7Si-Mg合金的晶粒粗化,一次柱状晶生长明显。Sr变质Al-7Si-Mg合金中共晶Si形貌由针状或层片状组织向细化纤维状转变。当用0.06%的Sr变质时产生过变质现象,界面处Al-Si-Sr三元化合物逐渐增多,并产生富集。当Sr的含量为0.04%时,Al-7Si-Mg合金的抗拉强度和伸长率均达到最大,比未变质合金的抗拉强度和伸长率分别提高了8.4MPa、68.4%。