铝硅基复合材料中硅相形貌研究

在金相显微镜和扫描电子显微镜上观察和研究了氧化铝／铝硅合金复合材料中的硅相形貌。结果表明氧化铝纤维与硅相之间存在共格界面,可作为硅相非自发形核的衬底;复合材料中的初生硅可在纤维表面形核生长为颗粒状;复合材料中的纤维在铝硅共晶体的共生生长过程中,可触发孪晶,导致纤维附近的共晶硅呈变质形态。     

铝硅合金的振动变质研究

研究了超声振动对铝硅合金的变质作用,结果表明：功能超声能提高液相形核率,抑制Ｓｉ相长大;空化效应能打断生长中的硅晶体,改变硅的形态和分布,减小其对基体的削弱作用,超声变质是细化合金组织,提高合金性能的有效途径。     

搅拌温度对半固态过共晶铝硅合金中初生硅形貌的影响

采用等温搅拌法制备过共晶铝硅合金半固态浆料,研究了搅拌温度对初生硅形貌的影响。结果表明,搅拌可明显改善初生硅的形貌,使其细化、球化。搅拌温度过高,熔体内部过冷度较小,先析出的初生硅晶核较少,初生硅长大时相互间抑制作用较小,易择优长成较粗大的初生硅,这些较粗大的初生硅不易碎化、磨圆而得以保留。降低搅拌温度,熔体内过冷度增大,利于提高熔体内部的形核率,初生硅长大时相互间抑制作用较大,长成的初生硅较细小,易被碎化、磨圆细化、球化。但搅拌温度过低,尽管制备的初生硅更细小,却由于初生硅间易出现团聚,球化程度会变差。     

超声振动对近共晶Al-Si活塞合金凝固组织的影响

研究了超声振动对Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.45Fe合金凝固组织的影响。结果表明,经超声振动的合金中,初生硅形貌由长条状转变为多边形状,并得到了显著细化。其中空化效应产生的大过冷度引起的异质形核和生长时间缩短是初生硅细化的主要原因。随着超声功率的增加,初生硅由长条状转变为短棒状,α-Al₅FeSi相由块状转变为半圆形态。共晶硅和金属间化合物形态的演变和细化主要是由空化效应引起的固体破碎、均匀的溶质分布、均匀的温度场及共晶生长时间的缩短造成的。     

汽车活塞合金初生硅形核生长机制探讨

通过XRD、光学显微镜等手段研究了P变质汽车活塞用过共晶Al-20Si合金的微观组织和相组织,对初生硅相的形核生长机理做了进一步的分析,结果表明:存在Al P异质形核不容质疑;但是还存在均匀形核的可能,这从同一试样的组织形貌中可以分析出,但在结晶过程中哪种形核机制占主导地位尚未清楚,需要进一步研究。     

无凝固收缩铝硅合金的组织细化

研究了P和RE与熔体温度处理对无凝固收缩铝硅合金组织的影响.结果发现:P只能细化合金的初生硅、对共晶硅没有明显影响,RE不仅能细化合金的初生硅、而且也能细化共晶硅,但其对初生硅细化的效果比P弱.无凝固收缩铝硅合金的初生硅尺寸先随P-Cu和RE加入量的增加而减小,细化剂加入量增加到一定值,初生硅尺寸又随细化剂P-Cu和RE加入量的增加而增大.单独加入P和RE,无凝固收缩铝硅合金的初生硅从270 μm细化到55μm和80μm;同时加入P和RE,合金的初生硅可最小被细化到35 μm;P和RE与熔体温度处理综合作用后,合金的初生硅被细化到了15 μm以下.     

超声处理铝硅合金过程中的溢出现象

在超声处理铝硅合金的过程中,伴随着金属液的凝固,一部分半固态金属会在超声工具头附近溢出并沿工具头向上爬升。研究超声处理过程中的这种特殊现象,并对其成因及溢出部分的微观组织变化进行讨论。结果表明：溢出现象与半固态金属中的液体流动和振动模式变化有关。溢出部分来自于超声作用最强烈的区域,且在凝固过程中随超声工具头进行高频振动,因此在溢出部分得到十分细化的凝固组织。初生α（Al）由粗大的树枝晶变为细小的等轴晶,尺寸减小为约70μm;块状初生硅和针片状共晶硅全部变为细小的硅晶粒,尺寸减小至约10μm。     

旋转磁场对高硅铝合金凝固过程中相组织演变的影响

研究旋转磁场的励磁电流和旋转频率对高硅铝合金凝固组织的影响,并利用高速摄像机、SEM和EDS对高硅铝合金中硅相及其他金属间化合物形貌的演变进行分析。结果表明,旋转磁场可以抑制高硅铝合金的宏观偏析,细化初晶硅颗粒,形成类共晶组织;随着励磁电流和旋转频率的增大,初晶硅转变方式为长棒状-块状-大块块状团簇,共晶硅转变方式为长针状-蠕虫状-针状:旋转磁场还可以改善A1_2Cu相和A1-Si-Fe相的形貌,使其依附甚至包覆在Si相周围生长,抑制合金熔体中Si相的长大,有助于改善合金的力学性能。     

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金微观组织及力学性能的影响

通过金相、扫描电镜、力学性能测试等技术考察了施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金初生相组织、共晶硅形貌及力学性能的影响。结果表明,施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金的微观组织和力学性能影响显著。适当升高超声施振温度,初生相组织得到明显细化,最佳超声施振温度为720℃,合金初生相由部分树枝晶或蔷薇状晶变成细小的等轴晶,共晶硅形貌也发生了由粗大的针片状向纤维状的转变;同时合金的抗拉强度和延伸率达到最大值,分别为326.96 MPa和5.57%,较超声重力铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高14.49%和22.15%,较真空差压铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高6.33%和8.16%。     

超声驻波作用下Al-20%Si合金的微观组织演变

采用超声驻波处理Al-20%Si合金熔体,研究不同超声驻波处理功率下Al-20%Si合金的微观组织演变,探讨超声驻波对Al-20%Si合金凝固过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声驻波能抑制初晶硅的析出,但声辐射力的作用使已析出的初晶硅偏聚长大;超声驻波处理能实现共晶硅"片状.纤维状"明显的形态转变,凝固后共晶硅转变为频繁分支细小的纤维状;超声功率越大,共晶硅"片状.纤维状"的形态转变越明显;超声驻波可以用于亚共晶Al-Si合金的变质处理中。     

Al-P-RE-Sr复合变质过共晶铝硅合金

研究了Al-P-RE-Sr复合变质工艺对Al-30%Si合金中初生硅和共晶硅的细化效果.复合变质处理后,可同时细化初生硅和共晶硅,使初晶硅长时间成弥散状态,不发生聚集,平均尺寸不超过35μm,同时共晶硅也被细化成纤维状或点状,变质长效性可达7h以上;材料的力学性能也得到了提高,抗拉强度达到234.3MPa,伸长率达到3.0%.     

高硅含量过共晶铝硅合金半固态重熔组织演变

采用水淬实验研究熔铸法制备的Al-25%Si合金半固态重熔组织演变,对初生硅相的尺寸、形态和体积分数进行定量统计和表征。结果显示:在共晶温度以上保温过程中,合金组织经历了共晶硅的粒状化和溶解、初生硅相熔断和尖角钝化以及形态圆整化3个阶段。初生硅相在重熔过程中发生"Oswald"熟化粗化,尺寸增加,同时形状因子增大,体积分数减小。合金在590~600℃保温30~50 min,初生硅尺寸粗化速率缓慢,形态圆整并且体积分数可控,可以满足半固态加工要求。尺寸粗化速率常数K与合金的初始凝固冷却速度和加热温度有关。其中,在钢模中凝固的合金的K值为23.83~38.88μm3/s,且随加热温度升高,K值减小;铜模中凝固的合金K值为10.91~19.87μm3/s,温度升高,K值增大。     

CX型长效无公害铝硅合金变质剂的应用

本文介绍了ＣＸ型长效无公害铝硅合金变质剂对ＺＬ１０８和ＺＬ１０４合金的变质效果。结果表明：该变质剂对铝硅合金有双重变质作用，可同时细化和改善初生硅和共晶硅形貌，且具有速效和持效作用，提高铝硅合金的力学性能和铸件的使用性能；该变质剂加入量少，变质工艺简便，处理时无烟雾、粉尘和刺激性气味，具有良好的技术经济效果。     

高纯铝硅合金的组织遗传研究

应用光学金相研究了高纯铝硅合金中硅相的组织遗传规律.结果表明:硅原料的纯度不同,配制得到的Al-12.5％Si中间合金中共晶硅的尺寸形貌也不同,用纯度为99.996wt％的硅配制的中间合金其共晶硅比纯度为99.85wt％的更细小、均匀.Al-12.5％Si中间合金中共晶硅的尺寸形貌会影响Al-1.0％Si合金中硅的存在状态,即存在硅相的组织遗传性.     

快速凝固Al-Si合金的组织形态及相结构

利用单辊旋淬法制备快速凝固共晶和过共晶铝硅合金条带,采用扫描电镜、透射电镜及XRD技术对试样的组织形貌、相结构进行表征.结果表明:快速凝固后组织明显细化,共晶和过共晶组织转变成了亚共晶组织;与平衡态相比,快速凝固有效抑制硅相的形核与生长,初生硅不能析出,α相领先共晶形核生长,形成α相和分布在α相间的羽毛针列状共晶体复合组织.     

近液相线半连续铸造过程中A390合金初生硅的形成机理

采用近液相线半连续铸造技术制备A390合金坯料,对铸锭显微组织进行金相观察,采用图像分析软件Image-ProPlus计算晶粒尺寸,研究浇注温度从高于液相线(650℃)100℃至10℃范围内变化对A390合金初生硅尺寸形貌的影响。结果表明:近液相线半连续铸造时,较低的浇注温度以及较均匀的温度场有利于均匀形核,同时减小熔体中Si的浓度梯度,从而消除Si原子聚集成团的条件,抑制初生硅的生长;因此,仅控制近液相线半连续铸造的工艺参数即可改善A390合金半固态坯料中初生硅尺寸形貌,这是制备过共晶铝硅合金半固态坯料的简单、可行、高效和低成本的方法。     

电脉冲对Al-12.5%Si合金的孕育变质效应

研究了Al-12.5％Si合金液存在较大过热度的情况下，电脉冲处理对其凝固组织中初晶相和共晶相的影响。研究发现，经电脉冲处理后的共晶Al-Si合金凝固组织中出现了过共晶组织中才应出现的初晶硅，α-Al枝晶长度变短；差示扫描量热法（DSC）曲线发生变化，电脉冲处理后有明显的初晶硅析出拐点，并且过冷度减小。理论分析表明，电脉冲处理促进了铝硅合金液中Si相的形核与长大，对Al-Si熔体的液态结构产生了影响，从而使其凝固过程和凝固组织发生变化。     

Mg及Mn元素对Al-Si合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜等手段对Mg和Mn复合变质处理后的过共晶Al-Si合金显微组织及形貌进行观察。结果表明:随着Si含量的增加,Al-Si合金中有粗大的不规则板条状的初生硅和长条状的共晶硅生成,且随Si含量的增加,合金的抗拉强度呈下降趋势,布氏硬度则逐渐增加;在Al-20Si合金中添加0.9%Mg后,合金中的初生硅和共晶硅得到明显细化,合金的力学性能提高;0.9Mg-xMn的加入可同时变质Al-20Si合金的初生硅和共晶硅,初生硅的形状由星形和不规则形状变为块状,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;0.9Mg-0.5Mn复合加入后,合金的铸态抗拉强度最高,达到了210 MPa,较Al-20Si和Al-20Si-0.9Mg合金分别提高64%和37%;热处理以后的抗拉强度达到345 MPa,较铸态的提高64%。     

振动频率对间接超声辅助铸造Al-24%Si合金的影响

采用间接超声振动辅助铸造法制备Al-24%Si合金(质量分数),利用金相显微镜、电子万能试验机、磨损试验机、扫描电镜和显微硬度计分别研究超声波频率对合金的显微组织、抗压强度、磨损性能和显微硬度的影响。结果表明:施加20.4 kHz的超声处理对合金中初晶硅和共晶硅的细化作用最佳,初晶硅平均尺寸为100μm,共晶硅平均尺寸为40μm;随着超声频率的增大,合金抗压强度先增大后减小,磨损率先减小后增大;磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损;合金的显微硬度先增大后减小,与合金中硅相尺寸呈负相关关系。