汽车用铝合金在搅拌摩擦加工下的组织改性与力学性能分析

探讨了搅拌摩擦加工对汽车用YL112铝合金显微组织和力学性能的影响。结果显示,经搅拌摩擦加工后, YL112铝合金的孔隙率明显降低, α-Al内部的树枝状结构遭受严重破坏, YL112铝合金中较大的第二相粒子和针状Si相得到有效分解。分解后的产物在搅拌摩擦加工的熔核区域均匀重分布,进而使YL112铝合金的微观结构得到细化。此外,搅拌摩擦加工显著提升了YL112铝合金的抗拉强度及断后伸长率。在低延展性及高孔隙率存在的区域, YL112铝合金容易发生断裂,而经过搅拌摩擦加工处理, YL112铝合金的微观组织被重组改善,最终展现出更优异的综合力学性能。     

Cu含量对重力铸造Al-Cu-Mg-Sc合金组织及力学性能的影响

在重力铸造条件下制备了不同Cu含量(4%~6%,质量分数,下同)Al-Cu-Mg-Sc合金,采用500 ℃×4 h＋520 ℃×6 h的双级固溶,水冷后进行175 ℃×5 h时效。通过维氏硬度测试、室温拉伸性能测试试验、扫描电镜分析(SEM)等手段,研究了不同Cu含量对试验合金显微组织和力学性能的影响,进而优化Al-Cu-Mg-Sc铝合金成分。结果表明,经热处理后,随Cu含量从4.26%提高至5.58%,Al₂Cu析出相含量持续提高,热处理后合金屈服强度从191 MPa提升至216 MPa,抗拉强度从323 MPa提升至355 MPa,伸长率维持在13%附近。然而,当Cu含量较高时(6.13%),微观组织中Al₂Cu相体积分数较高,固溶后进入基体的Al₂Cu相数目有限,有大量Al₂Cu相残留在晶界处,经过时效处理后,合金的强化效果不能随Cu含量的增加而继续提升。因此整体上,随Cu含量提高,时效态高Cu含量合金的硬度和抗拉强度先增加随后趋于平稳,断后伸长率呈现先增加后降低的规律。Cu含量为5.58%的铸造Al-Cu-Mg-Sc铝合金时效后获得最佳综合性能,其硬度为117 HV,抗拉强度和屈服强度分别为355 MPa、216 MPa,断后伸长率为13.5%。     

银、钴、锗对铍铝合金组织及性能的影响

对添加了微量元素银、钴、锗的精密铸造铍铝合金,进行了室温拉伸试验、扫描电镜观察和能谱仪分析研究.结果表明,添加元素银、钴、锗不会使该合金的显微组织明显变化,添加元素均是通过强化铝相从而对该合金进行强化.该合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率比不添加合金化元素的铍铝合金都有较为明显的提高.从微观角度对添加元素强化合金机理进行了理论分析,银、钴、锗有利于改善铍铝合金的脆性,对铍铝合金界面的结合也是有利的.     

Ce、Cu含量对Al-Cu-Ce合金组织与性能的影响

为了开发含Ce铝合金,采用挤压铸造工艺制备了不同Ce含量的Al-Cu-Ce合金,研究了Ce、Cu含量对Al-Cu-Ce铸造铝合金微观组织与力学性能的影响。结果发现,在低Ce含量的Al-Cu-Ce合金中,随着Ce含量增加,合金常温和高温性能均降低,铸造性能改善,Cu和Ce反应形成了共晶Al_8Cu_4Ce相,Al_2Cu相的数量减少,固相线温度提高。在高Ce含量的Al-Cu-Ce合金中,Cu和Ce反应形成了初生和共晶Al_8Cu_4Ce相,初生Al_8Cu_4Ce相因密度大造成偏析。当Cu、Ce的含量分别为14%、5%时,经T6处理后,室温抗拉强度和伸长率分别为368MPa、3.0%,在350℃时抗拉强度和伸长率分别为78MPa、19%。     

新型压铸用高强Al-Si-Mg-Cu合金的组织及力学性能

设计、开发出一种新型压铸用Al-Si-Mg-Cu合金，并对其压铸件进行了自然时效和在不同温度下人工时效。通过力学性能测试和金相观察，分析了合金元素及时效处理对合金性能的影响。结果表明，提高铝合金中的镁含量和增加一定量的Cu、Zn、Ti等元素，并通过Sr变质和时效处理后，合金的抗拉强度和伸长率均提高明显。进行成分优化后合金的铸态抗拉强度超过310 MPa,伸长率可达5.9%。成分一定时，人工时效对合金的抗拉强度及伸长率均有提升，当时效温度在140～170℃内升高时，合金抗拉强度及伸长率均呈下降趋势；在140℃时效8 h后，铝合金具有较好的综合力学性能，平均抗拉强度可达到377.08 MPa,伸长率平均可达3.42%。     

Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸性能和硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究不同Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0时,随着Si含量的增加,凝固后期形成的富铁相阻止液相补缩,形成缩松组织,导致合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都下降;当挤压压力为75MPa时,随着Si含量增加,缩松组织消失,虽然细小和分散的α-Al15(Fe Mn)3(Si Cu)2相和Al2Cu相数量增多,但Al6(Fe Mn Cu)相消失,有利于晶界强化和阻止裂纹的扩展,使得合金的抗拉强度和屈服强度增加;虽然富铁相数量的增加使得合金伸长率降低,但挤压铸造工艺减缓了伸长率降低的趋势。当挤压压力为75 MPa和Si含量为1.1%(质量分数)时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度为232 MPa,屈服强度为118 MPa,伸长率为12.4%。     

Mn对A356铝合金铁相形貌组织和力学性能的影响

通过加入元素Mn并配合热处理工艺来控制A356铝合金富铁相的形态。研究表明:合金经过热处理后,加入Mn能够使大部分针状铁相β-Al5FeSi转变成粒径较为均一的颗粒状或树枝状铁相α-Al(Fe,Mn)Si;预先热处理与铸态相比力学性能更好,改变Mn的加入量能够控制块状铁相的粒径大小;经过Mn与热处理共同作用的A356铝合金的抗拉强度提高30~40 MPa,伸长率提高4%~6%。     

卧式挤压对ZnAl10Cu2合金组织和性能的影响

应用半连续熔铸、卧式挤压成形的方法制备了Zn Al10Cu2合金杆料。通过热模拟实验确定了锌铝合金最佳成形温度,分析了卧式挤压工艺对锌铝合金杆显微组织形貌和力学性能的影响。结果表明:锌铝合金挤压模具、铸锭的最佳预热温度分别为250～270℃和240～270℃;锌铝合金铸锭经过卧式挤压后,组织较细小均匀,大大减少了铸态晶体组织的不平衡析出;此外,Zn Al10Cu2合金显微组织有了很大变化,过饱和αs及非平衡β、βs相发生了(α_s+β_s)、βη+α的脱溶分解,新α、η相分别沿着原始的富铝、锌相析出长大,形成较细的层片状组织;拉伸试样的断裂机制由脆性沿晶断裂变成韧性较好的韧窝断裂;挤压锌铝合金杆硬度小幅下降11. 9%,而其抗拉强度、伸长率却分别大幅度提高了144. 7%及1363. 2%。     

Si、Cu含量对汽车发动机缸体ADCl2铝合金力学性能的影响

以ADCl2铝合金成分为基础,通过加入不同含量的Si、Cu元素,同时对铸件进行细化处理、变质处理、精炼处理以及热处理,研究了Si、Cu元素对ADCl2铝合金力学性能的影响。结果表明,当Si含量达到11%,Cu含量达到3.0%时,ADCl2铝合金的抗拉强度和伸长率达到最优。当Si元素含量在11%时,ADC12铝合金的抗拉强度为210MPa,δ=14.8%;当Cu元素含量在3.0%时,ADC12铝合金的抗拉强度为292 MPa,伸长率为10.2%。     

Fe含量对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和力学性能的影响

采用不同压力的挤压铸造方法制备了不同Fe含量的Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金,研究了Fe含量和压力对挤压铸造合金组织和力学性能的影响,并重点分析了合金的断裂行为.结果 表明:铸态下,合金中富铁相为汉字状A16 (CuFe),T4热处理后,富铁相A16(CuFe)部分转变为富铜的Al7 Cu2 Fe相.相比重力铸造合金,挤压铸造高铁含量Al-7.1Zn-2.4Mg-2.1Cu合金力学性能得到显著的提升,降低了富铁相的危害,这主要归因于压力作用下组织细化和铸造缺陷的减少.75 MPa压力下,含铁量为0.55 mass％的合金经T4热处理后的抗拉强度为464 MPa,屈服强度为325 MPa,伸长率为8.9％.     

稀土对6063铝合金挤压性能的影响

在6063铝合金中,添加不同量的稀土元素,并严格控制浇注、挤压工艺过程,对挤压试样进行拉伸试验及显微硬度测试,采用正交试验方法分析抗拉强度、伸长率和硬度相对较好的合金成分设计方案,并采用金相显微镜和扫描电镜观察合金的铸态组织结构,研究合金元素的影响。结果表明,Al-0.5Mg-0.38Si-0.2RE铝合金的挤压性能最好。添加稀土可以使铝合金的晶粒得到细化,并且可以有效地改善析出相的大小、形貌,6063D-RE合金的力学性能完全满足国家标准。     

等通道转角挤压Mg-6Zn-2Si合金组织及性能研究

采用等通道转角挤压变形工艺,在573 K下以Bc路径对Mg-6Zn-2Si镁合金进行4道次和8道次挤压细化合金晶粒来提高其力学性能,同时对合金室温拉伸断口进行分析,并阐述了等通道挤压改善实验合金微观组织和力学性能的机理。结果表明:经4道次挤压后晶粒由310μm细化到13μm,Mg_2Si相最大约60μm,细化为细小颗粒状约7μm,α-Mg基体与Mg Zn相均得到显著细化,屈服强度提高180%,伸长率提高140%,抗拉强度提高75%。与4道次相比,经8道次挤压后微观组织无明显变化,屈服强度有所提高,抗拉强度和伸长率变化不大。合金的室温拉伸断口由铸态合金的脆性断口过渡为韧性断口,并且韧窝加深,分布更均匀。     

Cu含量对Al-Mg-Si合金显微组织及力学性能的影响

采用显微组织分析、拉伸性能测试和X射线衍射等手段,研究了Cu含量(0. 2wt%、0. 4wt%、0. 6wt%)对Al-Mg-Si合金不同处理态下的显微组织和力学性能的影响。结果表明,Cu含量的增加可以显著改善Al-Mg-Si合金的力学性能。热轧态时,合金内部有一些破碎的残留相,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度最高为183 MPa;合金经固溶时效处理后,析出大量强化相粒子,并且随着Cu含量的增加,强化相粒子增多,少量的Al_2Cu相、Mg_2Si和Al_2Cu Mg相会参与合金的时效硬化作用,合金的抗拉强度随之提高,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度相比Cu含量为0. 2wt%的合金提高了13. 8%;在冷轧态下,Cu含量为0. 6wt%的合金的抗拉强度达到416 MPa,比Cu含量为0. 2wt%的合金的抗拉强度提升了18. 5%,3种合金的断后伸长率均在4%～5%范围内。     

Si、Cu、Mg对亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金力学性能的影响研究

根据正交实验结果建立了Si、Cu、Mg三元素与铸造Al-Si-Cu-Mg合金力学性能之间关系的回归方程,并结合扫描电镜和能谱仪对该合金的组织进行分析.结果表明:在三个元素中,Cu对抗拉强度影响最大,而Mg对抗拉强度影响最小;Si和Mg以及Cu和Mg的交互作用生成多种弥散强化相,从而对抗拉强度的影响较为显著;Cu对伸长率影响最小,Mg对伸长率影响最大,且呈负面影响;Cu、Mg交互作用生成Al5Mg8Cu2Si6等弥散相,降低了Cu、Mg在基体中的固溶强化作用,从而对伸长率影响较大.     

凝固压力对Al-4.4Cu-1.5Mg-0.4La合金组织及性能的影响

采用凝固过程加压工艺,研究了凝固压力对Al-4.4Cu-1.5Mg-0.4La合金组织与性能的影响。结果表明,随着压力的升高,合金中的缩松等铸造缺陷逐渐减少,微观组织由树枝晶转变为等轴晶,晶粒得到细化,合金的综合性能得到显著提高;压力增加使合金中的Cu、Mg、La元素在晶粒内固溶度提高,合金元素在晶界处的偏聚得到改善,晶界中形成的S相和θ相减少,含La的脆性相比例升高,合金元素在合金中的分布更加均匀。当压力继续升高至120 MPa时,抗拉强度继续提高但伸长率反而有所下降。当压力为80 MPa时,该合金的抗拉强度为217.23 MPa,伸长率为10.61%。     

Mg和Cu对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

通过OM、SEM、T6热处理、拉伸性能测试等方法,研究了Cu、Mg等合金元素对Al-Si-Cu-Mg合金微观组织与力学性能的影响。研究表明,Al-Si-Cu-Mg合金中,Al_2Cu和Q-Al_5Cu_2Mg_8Si_6是主要强化相。Cu、Mg含量增加可以很大程度提高Al-Si合金的强度,但合金的伸长率会降低。经T6(520℃×10 h固溶+170℃×6 h时效)热处理,Al-Si-Cu-Mg合金的强度与韧性均有所提高,当Cu/Mg为4时,抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到426.7 MPa、294.9 MPa和6.3%。     

Al-Cu-Mn高强铝合金的时效析出相

利用金相显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电子衍射分析技术和能谱(EDS)等方法,对Al-Cu-Mn高强铝合金微观结构进行了观察分析。结果发现,合金沉淀相以θ′相为主并有弥散分布的θ相;晶内细小的弥散小质点为TAl12Mn2Cu相,起到弥散强化作用;还存在尺寸在2nm左右的球状颗粒Cd相,它的存在促进了强化相的形核和生长。组织主要由晶粒尺寸为30~80μm的等轴晶构成。分析还发现,合金组织存在成分相偏析,稀土等合金化元素主要偏聚在晶界上。合金有一定宽度的晶界无沉淀析出带(PFZ),晶界上有细小的沉淀物析出,是μm级的针状N相,使其伸长率降低,因此应尽量减少这些脆性相的数量。     

Cu含量对大应变轧制Al-Cu-Mg合金微观组织及力学行为的影响

采用光学金相显微镜、X射线衍射、拉伸试验、扫描电镜、透射电镜等技术,研究Cu含量对Al-Cu-Mg合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态Al-Cu-Mg合金中存在明显的树枝晶,沿晶界分布着大量块状S(Al_2CuMg)和θ(Al_2Cu)析出相。均匀化退火处理后,非平衡低熔点相基本熔入基体,晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后,3种Al-Cu-Mg合金中均得到典型的纤维状组织,合金中的第二相主要为S(Al_2CuMg)相、θ(Al_2Cu)相和T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,沿晶界呈连续而均匀分布。经时效处理后,3种Al-Cu-Mg合金均表现出优异的综合力学性能,Cu含量为2%(质量分数)时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为507 MPa、430 MPa和10.3%;合金的力学性能随着Cu含量的增加呈递增趋势,当Cu含量为4.5%时,Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为644 MPa、547 MPa和10.5%。     

压铸铝合金微弧氧化膜微观形貌和结构表征

使用扫描电镜、X射线衍射仪分析了LY12变形铝合金和YL112压铸铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌和相组成,并探讨了基材中Si、Cu元素含量以及电解液种类和成分对压铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响.结果表明:本实验条件下获得陶瓷层的主要相都是γ-Al2O3.高Si压铸铝合金在磷酸盐体系溶液中形成SiO2相,在硅酸盐体系溶液中形成3Al2O3·2SiO2相,还有少量的Cu2O相,受Si、Cu元素影响,磷酸盐体系溶液中陶瓷膜颗粒粗大,孔洞的孔径也较大,组织疏松.     

双级时效对7XXX系铝合金力学性能及晶间腐蚀性能的影响

采用常温拉伸、电导率、硬度、金相显微镜、扫描电镜及晶间腐蚀实验,研究了二级时效时间对7XXX系铝合金力学性能和微观性能的影响。结果表明,7XXX系铝合金经双级固溶、二级时效处理后,屈服强度、硬度及电导率随时效时间的增加而增大,抗拉强度变化不明显,断裂伸长率随时效时间的延长不断下降;二级时效165℃、16 h后屈服强度、硬度、电导率、抗拉强度、断裂伸长率分别为661 MPa、70 HRB、34.68%IACS、684 MPa和13.67%;金相照片显示合金内部存在未溶第二相及杂质相,经EDS能谱分析显示为Al7Cu2Fe相和含Si杂质相;二级时效165℃、16 h后,晶间腐蚀深度达到最小值23.34μm,耐晶间腐蚀等级由3级提高至2级。