Zr-Sr复合变质对高硅Mg-Si-Zn镁合金组织的影响

为了改善高硅Mg-Si-Zn合金的性能,通过实验添加元素Sr、Zr,对Mg-Si-Zn合金进行单一和复合变质.分析了Mg_2Si初生相和共晶Mg_2Si的形貌与尺寸,研究了高硅Mg-4Si-4Zn合金的组织变化规律.结果表明:Sr可将Mg-4Si-4Zn合金中粗大的初生Mg_2Si枝晶变为规则的块状,树枝晶尺寸由长90～130μm,宽50～70μm变为对角线长度为20～50μm,复杂汉字状的共晶Mg_2Si变质为细小的棒状;Sr在凝固过程中通过在Mg_2Si表面占位来阻碍其生长,当Sr加入量超过0.75%后合金组织中出现Mg_xSr_ySi_z相,使Sr变质效果下降.经过Zr-Sr复合变质,Mg-4Si-4Zn镁合金初生Mg_2Si相形貌由不规则状转变为对称的六边形状,具有尖锐棱角的初生相逐渐减少,当Zr添加量达到0.9%时,变质效果最好,Mg_2Si相最为圆整.     

Mg_2Si含量对6061铝合金组织和力学性能的影响

通过扫描电镜/能谱、金相显微镜分析及力学性能测试,研究了Mg_2Si对6061铝合金热处理前后组织和力学性能的影响。结果表明:铸态组织中,Mg_2Si主要以短棒状和长条状的结晶相的形式存在,随着Mg、Si元素的增多,长条状的Mg_2Si结晶相在晶界处连续分布;Mg_2Si含量低于1.80%时,基本能在均匀化处理中完全回溶,超过1.80%时,Mg_2Si形貌发生球化转变;当Mg_2Si含量为2.65%时,短棒状的Mg_2Si相比圆点状的Mg_2Si相造成更多Si的富集,在晶界处形成单质Si相;Mg_2Si含量为1.58%时,合金T6态具有最优的力学性能,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为σ_b=348 MPa,σ_(0.2)=310 MPa,δ=3.0%;Mg_2Si含量的提高并不能进一步提升合金的强度,延伸率反而随之下降。     

镁对过共晶铝铁合金组织形貌的影响

针对普通熔铸条件下过共晶Al-Fe合金初生富铁相严重割裂基体、恶化合金性能的问题,采用元素Mg对过共晶Al-5%Fe合金进行变质细化处理,Mg以Al-10%Mg中间合金形式加入。借助光学显微镜等分析了Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间对过共晶Al-5%Fe合金微观组织形貌及性能的影响。试验表明:在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间90min时,细化效果较好,Al-5%Fe合金中初生A13Fe相由未添加细化剂时的粗大板条状变为花朵状和颗粒状,并且尺寸明显减小,从而显著提高材料的强度和塑性。     

Mg-5Gd-3Y-0.8Zr合金的微观组织及耐NaCl溶液腐蚀性能研究

系统研究了Mg-5Gd-3Y-0.8Zr合金的微观组织和耐蚀性能,通过静态失重法测定了其在NaCl溶液中的腐蚀速率。结果表明:铸态合金主要由基体α-Mg和方块状β相(Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5)组成,时效处理后分布在晶界处的共晶β相数量明显增加;在NaCl溶液中腐蚀12 h以后镁合金的腐蚀速率明显增加,在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中腐蚀24 h后,镁合金已被严重腐蚀,表面布满腐蚀坑和未脱落的白色腐蚀产物;镁合金易产生沿晶腐蚀,方块状共晶β相颗粒可有效阻止表面腐蚀沿晶界向镁合金内部扩展,从而提高镁合金的耐蚀性。     

含Zr,Ce稀土元素铝合金导线的微结构与导电性能研究

Al-Mg-Si铝合金作为常用架空导线,既要有较高的强度也要保证其较高的导电率。在固溶状态下,Al-Mg-Si-Ce合金有较多无法回溶基体的含Ce粗大第二相,这些黑色的第二相主要分布在晶界处,降低合金的塑韧性和强度。而Al-Mg-Si-Zr合金中几乎没有第二相。固溶处理能够使含Zr的第二相断裂、溶解,非平衡组织消失。时效温度为180℃,时效时间为2～24 h时,Al-Mg-Si-Zr合金导线导电性优于Al-Mg-Si-Ce合金。在时效时间内,Al-Mg-Si-Zr合金的导电率从53.07%IACS提升至60.63%IACS,而Al-Mg-Si-Ce合金的导电率仅从53.23%IACS提升至58%IACS。通过透射电子显微镜(TEM)分析观察,发现Zr元素会促进β"(Mg_5Si_6)沉淀相的析出,并且生成了Al3Zr沉淀相。这两种相的析出极大的减小了合金内部电子散射,增加了电子平均自由程,从而提高了Al-Mg-Si-Zr的导电率。     

喷射沉积Al-12Si-0.6Mg合金的微观组织与性能

共晶合金具有良好的激光焊接性能,为提高电子封装盖板用Al-12Si合金的强度并保持良好的热物理性能,采用喷射沉积与热压烧结技术制备Al-12Si合金,研究添加0.6% Mg对合金微观组织、力学性能和热物理性能的影响。结果表明,喷射沉积/热压烧结Al-12Si合金中Si相呈近球形颗粒,平均直径为（4.5±0.2）μm,均匀分布于Al基体中;添加Mg未对Si相尺寸和形貌产生显著影响,但是在Al基体中形成Mg₂Si相。相对于Al-12Si合金,Al-12Si-0.6Mg合金的热导率降幅仅为4.2%,但是抗拉强度从154.1 MPa提高到190.1 MPa,增幅达到23.4%,该强度改善主要归因于固溶强化和析出强化作用。      

热处理对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化成形法制备Al Si10Mg合金,然后分别进行退火、固溶以及T6处理,研究热处理工艺对合金显微组织与力学性能的影响,优化其热处理工艺。结果表明:选区激光熔化成形Al Si10Mg合金的物相主要为α-Al基体和共晶Si。共晶体组织[α-Al+单质Si]在α-Al基体上呈连续网络状分布。XOY和XOZ截面的组织均有粗晶区、细晶区和热影响区。经退火处理后,连续网络状分布的共晶Si发生部分溶解和断裂,合金的强度降低,但硬度略微升高。经T6处理后,共晶体呈规则几何形状零散地镶嵌在α-Al基体上,合金的抗拉强度下降,但屈服强度略有提升,塑性明显增强。综合比较,T6处理更适合作为选区激光熔化成形Al Si10Mg合金的后续热处理。     

Mg/Si对新型Al-Mg-Si合金性能的影响

通过拉伸力学性能测试、剥落腐蚀、晶间腐蚀等实验并结合XRD、SEM、TEM等测试方法,研究了Mg/Si对实验室制备的新型Al-Mg-Si合金的力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明:当Mg/Si为1.15时合金的综合性能较好;Mg/Si为1.89时合金耐蚀性能较好;而当Mg/Si为0.55时,合金过剩Si,使粗大Si相析出,影响到合金的强度和耐蚀性能。     

Mg/Sn比对Al-Ga合金组织与性能的影响

Al-Ga合金的可降解性使其在油气田开发中具有潜在应用价值,但其存在强度低、成本高等缺点。可控的降解速率、适宜的抗压强度和低廉的成本是Al-Ga合金用于工程器件的必由之路。采用电炉熔炼制备了不同Mg/Sn比值的多元Al-Mg-Sn-Ga合金,并通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)、维氏硬度计和电子式万能试验机对其组织结构和性能进行了研究。结果表明:Al-Mg-Sn-Ga合金主要有铝基体相和Mg_2Sn相。随Mg/Sn比值的增加, Mg_2Sn含量逐渐增多, Mg_2Sn形态由不规则块状向十字绣状转变;当Mg/Sn比值大于2/1后出现Al_3Mg_2相。同时, Al-Mg-Sn-Ga合金中Mg/Sn比值从1/4增加到3/1,其硬度从HV 64.9提升到HV 152,其抗压强度从382 MPa提高到540 MPa。     

微量的Zr和Y在Al-Si合金中的合金化作用

通过力学性能测试和显微组织观察研究了Al-Si合金中微量的Zr和Y的合金化作用。结果表明，单独添加Y和单独添加Zr均使合金的初晶Si、共晶Si及枝晶细化，合金的强度提高，但Y的单独作用比Zr强；Zr和Y共同加入产生的细化效果最好，合金的强度最高。     

固溶温度对新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材组织性能的影响

针对我国自主研制的新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压型材,采用金相显微镜、扫描电镜及其附带的能谱分析仪以及拉伸实验研究了固溶温度对铝基体晶粒、合金相粒子尺寸、形状及数量以及挤压材力学性能的影响规律,结果表明:Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材基体中存在大量尺寸极其细小的点状Mg2Si相及大量微米级共晶Si粒子和少量微米级AlFeSi过剩结晶相;固溶温度从440℃升高至540℃,尺寸极其细小的点状Mg2Si相逐渐回溶入基体消失,微米级共晶Si颗粒及含AlFeSi的过剩结晶相粒子形状趋于球化,而铝基体晶粒呈现出略有长大的趋势,且共晶硅颗粒具有较明显的细化铝基体晶粒的作用;合金挤压材的强度及延伸率随固溶温度升高分别呈现出单调增大及总体下降的趋势;新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材比较适宜的固溶温度为520℃,合金挤压材经最佳固溶温度固溶水淬再经170℃×2.5 h时效处理后的Rp0.2≥279 MPa,Rm≥330 MPa,A≥9.9%。     

固溶温度对Mg-6Sn-3Al-Zn合金的组织和力学性能的影响

Mg-6Sn-3Al-Zn合金分别在300℃、350℃、400℃、450℃下固溶8h,利用金相显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD)等检测手段进行微观组织分析,利用万能测试机测定力学性能。结果表明,铸态Mg-6Sn-3Al-Zn合金主要由α-Mg基体、Mg_2Sn相组成,当固溶温度从300℃增加到400℃时,铸态Mg-6Sn-3Al-Zn合金组织中的Mg_2Sn相逐渐变得粗大,抗拉强度,屈服强度增强,由于析出相Mg_2Sn是硬淬相,因此在300℃到400℃之间,延伸率上升并不明显,450℃固溶8h,固溶效果好,Mg_2Sn相基本固溶到α-Mg基体当中,Mg2Sn相变得细小并呈弥散分布,导致延伸率快速升高,而力学性能由抗拉强度和屈服强度决定,弥散分布恰好能弥补这一缺陷。     

MgYNi合金的结构与快速吸氢动力学

采用真空悬浮熔炼法制备了Mg_(80)Ni_(20), Mg_(77)Y_3Ni_(20)和Mg_(73)Y_7Ni_(20) 3种镁基合金,研究了Y替代Mg对合金微观结构和吸氢动力学的影响,并对快速吸氢动力学数据进行了方程模拟。结果表明, Mg_(80)Ni_(20)合金主要由带状的Mg_2Ni和层状的Mg+Mg_2Ni共晶组织组成, Y的加入主要形成了分布在共晶基体里的Ni_3Y相,并造成带状的Mg_2Ni相的减少与消失,及Mg-Mg_2Ni共晶组织向针状组织的转变。吸氢后的合金中Ni_3Y相消失,与Mg和H反应,原位形成了Mg_2NiH_4和YH_2相。Y对Mg的替代显著改善了合金的吸氢动力学,尤其是较低温度下和快速吸氢性能。393 K下, Mg_(77)Y_3Ni_(20)能在180 s内吸氢2.35%(质量分数),是Mg_(80)Ni_(20)吸氢量的4倍多。Y的添加改善合金吸氢动力学的原因在于,原位形成的YH_2相增加了氢原子在合金中的扩散通道和晶面数量,缩短了氢原子的扩散时间。通过对现有吸氢动力学模型的比较分析,给出一种选取快速吸氢动力学临界时间节点的方法,并找出可以较好模拟Mg基合金快速吸氢动力学数据的方程。     

Mg-xSn-2Al-1.5Zn-0.8Si(x=3,5,8)合金的组织和性能

采用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)分析以及拉伸、全浸腐蚀等实验手段,研究了Mg-x Sn-2Al-1.5Zn-0.8Si(x=3,5,8;%,质量分数,下同)合金铸态下的组织和性能。结果表明:Sn元素与基体Mg生成Mg2Sn相,该相能阻断Mg2Si相的枝晶生长,并对铸态组织具有细化作用;随着Sn含量的增加,细化作用逐渐加强,但同时析出的Mg2Sn相增多,组织的均匀性下降。随着Sn的增加,合金延伸率逐渐减小,而抗拉强度呈现先升高后降低的趋势,过多的Sn对合金力学性能不利,Sn含量在5%时强韧性达到较佳配合;Sn含量为5%的合金耐高温性能较好,Sn含量为3%时耐高温性能较差。合金在腐蚀过程中,多数金属间化合物(Mg2Sn,Mg2(Si,Sn)和Mg2Si等)充当阴极相,Mg基体则充当阳极相,二者构成电偶腐蚀;Sn的加入使合金的耐蚀性能下降,特别是Sn含量超过5%时,耐腐蚀性能下降显著,腐蚀形貌特征从点蚀变为坑蚀。     

Mg,Si对热浸镀Zn-22.3Al合金凝固组织及耐蚀性的影响

通过添加少量Si元素配制了Zn-22.3Al-xSi(x=0,0.7,1.1,1.4,1.8,3.8)熔池及添加少量的Mg元素配制了Zn-22.3Al-1.1Si-yMg(y=0,0.2,0.4,0.6)熔池。在热浸镀后加工相应的合金试样,对合金试样进行盐雾实验和电化学实验,应用扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)分析等方法,研究了硅、镁对热浸镀Zn-22.3Al合金凝固组织及耐蚀性能的影响。实验发现,Zn-22.3Al-xSi合金凝固组织由η-Zn相、α-Al相、锌铝共析组织及铝硅共晶组织组成。硅的加入,明显改善了组织分布的均匀性。但是当硅含量超过1.1%时,凝固组织中开始析出块状硅,并随硅含量增加而增多。镁、硅的协同作用使得热浸镀Zn-22.3Al-1.1Si-yMg合金凝固组织中开始出现Zn/Al/Mg_2Zn_(11)三元共晶组织,随着镁含量的增加,锌铝共析组织不断增多,α-Al相、η-Zn相数量减少,尺寸增大;与此同时,Zn/Al/Mg_2Zn_(11)三元共晶组织数量也不断增多。当合金中镁含量达到0.6%时,凝固组织中出现了少量的Zn/Al/MgZn_2三元共晶,且铝硅共晶的尺寸稍有增大。随着镁含量的增加,腐蚀速率逐渐降低,即合金的耐蚀性能逐渐提高。     

Ce对熔盐电解制备Al-Si-Sc-Ce合金组织及力学性能的影响

采用熔盐电解法制备Al-Si-(Sc,Ce)合金,研究Ce对该合金组织及力学性能的影响。发现Ce具有显著改性细化作用,使树枝状初生α-Al成为圆形或椭圆形,共晶AlSi2Sc2相由长形层片状变为网状（长度由1 000 μm减至200~500 μm）。共晶Si相形貌由针片状转变为纤维状,降低了颗粒平均面积、圆度比和平均长度,并经共晶反应生成三元CeAl2Si2相。Al-7Si-0.79Sc-0.62Ce合金显微硬度比Al-7Si-0.82Sc增大,共晶Si、含Sc和含Ce区域硬度值分别提升8.5%、49.7%和99%,其强化机制与Ce细化作用有关。     

铼对定向合金组织和性能的影响

以一种定向合金为基础成分，加入不同含量的Re，采用定向凝固工艺浇注性能试棒，通过SEM研究了含Re合金的微观组织特征及Re在不同相中的分布情况，比较了不同Re含量的室温拉伸和高温持久性能。研究结果表明：通过加入Re可以有效提高合金的室温拉伸屈服强度和高温持久寿命，但室温和高温塑性有所降低。加入Re后合金的铸态组织变化不大：γ γ′共晶相数量随Re含量的增加而略有增多，并且尺寸变小。Re主要分布于γ基体中，在强化相γ′中的分布很少，并通过在γ基体中阻碍位错运动有效提高合金的高温强度。     

粉末冶金法制备SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的固溶时效行为

通过XRD、硬度和电导率测试对比了不同固溶温度下Al-Cu-Mg合金与SiCp/Al-Cu-Mg复合材料中的析出相。XRD分析表明,经T4处理后,未增强基体铝合金中析出相为Al2CuMg相和CuAl2相,而复合材料中的析出相为CuAl2相和Mg2Si相。由SiC颗粒提供的游离Si与基体中的Mg生成了Mg2Si相,从而提高基体合金中Cu/Mg含量比,进而影响Al2CuMg相的生成。     

稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金组织和力学性能的影响

采用稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金进行了变质处理,借助金相显微镜、X射线衍射仪及拉伸试验研究了稀土Y添加对AlSi7Mg0.3合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,添加少量稀土Y有利于共晶Si的细化,Si相明显由板片状向针状、细小颗粒状转变;合金延伸率随着稀土Y添加量的增加呈逐渐升高趋势,当稀土Y添加量在0.06%时延伸率达到最高值12.5%。     

具有良好强韧性、耐蚀性的铸造Al-Si合金

正日本专利特开2011-162883本专利提供了一种铸造性、加工性和力学性能均优的新型铝合金,它的主要化学成分如下(质量分数):3.5%~7.5%Si、0.45%~0.8%Mg、0.05%~0.25%Cr,余量为铝。在含有不影响合金韧性的Si元素的铝硅合金中,加入适量的Mg可改善合金的强度,同样,在加Mg的同时,再添加Cr元素,可使其强度得到大幅度的提升。此外,Mg不仅能改善合金的强度,还能细化共晶Si。