新型半固态加工专用铝合金的成分设计与试验验证

基于半固态金属加工原理采用合金热力学计算方法对Al-Si-Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计,并在此基础上开展了试验验证研究.研究表明采用国际通用的Thermo2Calc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计,并且计算结果与试验结果具有较好地一致性;优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能,连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高,坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化;通过优化工艺,最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的工艺参数和外观完整、性能优良的半固态压铸件,为半固态触变成形的工业应用打下了基础.     

新型半固态用铝合金的触变成形研究

研究了Al-6Si-2Mg半固态成形中,电磁搅拌连铸、二次加热和压铸的工艺以及各工序得到的微观组织和力学性能.由于该合金是针对半固态触变成形专门设计,所以该合金在各工序中都表现出良好的工艺性能.通过优化工艺,试验最终得到了外观完整,性能优良的压铸件,为半固态触变成形的工业应用打下了基础.     

半固态高硅铝合金的热力学模拟

采用基于CALPHAD法的热力学模拟对Al-x Si-y Cu-z Mg半固态高硅铝合金进行合金成分的优化设计。实验以元素Si、Cu、Mg为因变量,对Al-Si-Cu-Mg四元高硅铝合金进行热力学模拟,并用DSC测试分析验证模拟结果,对合金成分进行了优化。结果表明:Cu、Mg是合金设计的两个关键元素,能显著影响液相体积分数对温度的敏感度以及温度间隔,而Si元素对其影响较小。结合半固态合金热力学设计判据,Al-17Si-4.5Cu-1.5Mg、Al-17Si-5Cu-1Mg和Al-17Si-4Cu-2Mg是较理想的半固态触变成形用高硅铝合金。     

Al-Mg-Si合金半固态触变成形研究

以水泵盖为目标零件,在自行建立的半固态触变成形试验线上使用A357合金和新开发的半固态专用铝合金Al-6Si-2Mg进行了半固态触变压铸试验研究.对这两种合金在半固态坯料制备、二次加热及半固态压铸中的显微组织及工艺性进行了比较.结果表明,Al-6Si-2Mg合金在触变成形过程中均表现出更好的工艺可控性,其半固态压铸件热处理后的性能为σb=335MPa,σs=305MPa,δ5=3%,强度高于A357,伸长率与铸态A357合金相当.试验最终获得了充型完好、性能优异、组织均匀的半固态压铸件.     

汽车空调用半固态成形的Al-Si-Mg-V-Ti-Sr合金的成分优化

对汽车空调用半固态成形的Al-Si-Mg-V-Ti-Sr合金进行了成分优化,并进行了高温冲击性能和高温磨损性能的测试与分析。结果表明,合金元素V、Ti和Sr的质量分数分别优选为0.6%、0.4%、0.4%。与Al-7Si-0.4Mg半固态成形合金相比,Al-7Si-0.4Mg-0.6V-0.4Ti-0.4Sr半固态成形合金的300℃高温冲击吸收功增大了125%,300℃高温磨损体积减小了72%,合金的高温冲击性能和高温磨损性能得到显著改善。     

新型半固态铝合金设计与优化选择研究

结合半固态加工基本原理利用热力学计算方法设计出了新型半固态铝合金主成分Al-6%Si-2%Mg,利用实验方法优化选择了微量元素Zr、Sr。结果显示,合金中Zr含量为0.10￣0.14%,Sr含量为0.02￣0.04%的新合金AlSi6Mg2表现出良好的半固态组织和力学性能。     

汽车发动机用Al-17Si-5Fe铸造铝合金半固态挤压成型的组织与性能研究

通过控制挤压比、成形温度的方法,对汽车发动机用铸造Al-17Si-5Fe合金进行了半固态成形工艺研究,研究了不同工艺参数下合金的组织与性能变化规律。结果表明,Al-17Si-5Fe合金适宜的半固态成形工艺为:成形温度600℃、挤压比10︰1;合金中的初生硅和富Fe相得到了较好的细化,分布较为均匀,合金取得了良好的强度与塑性结合。     

铜含量对触变成形Al-Si-Cu-Mg合金显微组织与力学性能的影响（英文）

研究了铜含量对触变Al-6Si-xCu-0.3Mg(x=3,4,5,6,质量分数,%)合金显微组织与力学性能的影响。试样在液相分数为50%时进行触变成形,并对部分样品进行T6热处理。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射、硬度和拉伸测试对样品进行表征。结果表明,冷却倾斜板铸造和触变成形工艺能促进铝基体中细小分散的金属间化合物的形成。与硬模铸造相比,合金的力学性能大幅度提高。随着铜含量的增加,触变成形合金的硬度和拉伸强度提高。热处理触变成形Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为298MPa、201 MPa和4.5%。而当铜含量增加至6%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为361 MPa、274 MPa和1.1%。触变成形Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金的失效形式为韧窝断裂,而当铜含量增加至6%时,失效形式为解理断裂。     

新型半固态铝合金AlSi6Mg2设计与实验研究

结台半固态加工基本原理利用热力学计算方法设计出了新型半固态铝合金AlSi6Mg2，并进行了半固态触变压铸成形和微合金化实验研究。结果显示：新合金在触变成形过程中表现出良好的半固态组织和工艺性能，微合金化改善了新合金组织，提高了合金的综合力学性能，特别是塑性明显提高。     

新型半固态铝合金的设计与优化研究

结合半固态加工基本原理,利用热力学计算方法,设计出了新型半固态铝合金,主成分为Al-6%Si-2%Mg,并利用实验方法优化选择了微量元素Zr、Sr。结果显示:Zr元素具有明显的细化晶粒作用,Sr元素的加入具有改善共晶硅形态的作用。合金中Zr含量为0.10%~0.14%、Sr含量为0.02%~0.04%的新合金AlSi6Mg2,表现出良好的半固态组织和力学性能。     

T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg合金干滑动摩擦磨损性能的研究

利用UMT-2 型摩擦磨损试验机研究了T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg 合金的干滑动摩擦磨损性能,采取SEM、XRD、EDS等方法分析了合金在不同转速和载荷下的摩擦磨损行为。结果表明：合金的磨损率随转速和载荷的增加而增大,但在800 r/min的高转速下仍具有良好的耐磨性,15N高载荷时的磨损率相对于5N低载荷时只增加了291%,属于轻微磨损;摩擦系数的平均值在0.35-0.40范围内变化,且随时间的变化不大,具有较高的稳定性;另外,磨损机制由低速轻载时的磨粒磨损、粘着磨损向高速重载时的剥层磨损、氧化磨损转变。     

Development of High Strength and Toughness Non-Heated Al–Mg–Si Alloys for High-Pressure Die-Casting

Based on the 3 factors and 3 levels orthogonal experiment method, compositional effects of Mg, Si, and Ti addition on the microstructures, tensile properties, and fracture behaviors of the high-pressure die-casting Al-x Mg-y Si-z Ti alloys have been investigated. The analysis of variance shows that both Mg and Si apparently infl uence the tensile properties of the alloys, while Ti does not. The tensile mechanical properties are comprehensively infl uenced by the amount of eutectic phase(α-Al + Mg_2Si), the average grain size, and the content of Mg dissolved into α-Al matrix. The optimized alloy is Al-7.49 Mg-3.08 Si-0.01 Ti(wt%), which exhibits tensile yield strength of 219 MPa, ultimate tensile strength of 401 MPa, and elongation of 10.5%. Furthermore, contour maps, showing the relationship among compositions, microstructure characteristics, and the tensile properties are constructed, which provide guidelines for developing high strength and toughness Al–Mg–Si–Ti alloys for high-pressure die-casting.     

Microstructure of Al-Si-Mg alloy with Zr/Hf additions during solidification and solution treatment

In this study,the morphology,composition and evolution of intermetallics in Al-7Si-0.3Mg,Al-7Si-0.3Mg-0.47Hf,Al-7Si-0.3Mg-0.16 Zr and Al-7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf alloys were characterized by optical microscope(OM),scanning electron microscope(SEM)with energy-dispersive spectrometer(EDS) and transmission electron microscope(TEM).The AlSiZr,AlSiHf and AlSiZrHf phases are formed with additions of Zr and/or Hf in base alloy during solidification,especially the AlZrHf primary particles.The three-dimensional morphology of the AlZrHf particle evolves from 10-polyhedron-like to compressed cube-like during solidification.The new AlZrHf phase experiences partial dissolution after solution treatment,while the others remain in the initial morphology.High Si contents lead to form thermally stable Zr/Hfrich precipitates in Zr/Hf-containing alloys during solution treatment,especially the nanobelt-like Si_2Zr,Si_2Hf and Si_2(Zr,Hf) precipitates.Particular orientation relationships and the growth mechanism are identified.The finding of the work broadens the elevated temperature application of Al-Si-Mg in modern automotive aluminum engine.     

Al-Ti-B-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg合金显微组织和力学性能的影响

研究添加Al-5Ti-lB-RE细化剂对Al-7．0Si-0．55Mg（A357）合金的显微组织和力学性能的影响。先利用真空熔炼技术制各Al-7．0Si-0．55Mg合金,然后在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入不同成分的Al-5Ti-1B-RE中间合金。通过X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）对显微组织和拉伸试样的断口形貌进行观察。在室温下对合金的力学性能进行测试。观察Al-5Ti-1B-RE细化剂的形态以及内部结构,可以发现以TiB,为异质形核核心的TiAl3／Ti2Al20RE的壳层结构相。在Al-7．0Si-0．55Mg合金中加入Al-5Ti-1B-3．0RE细化剂后,抗拉强度会有明显提升,直到0．2％添加量时,抗拉强度会达到峰值。     

添加Ce与P+Sr复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响

研究了添加Ce与P+Sr复合变质对Al-21Si-1．5Cu-0．5Mg-2．5Fe合金显微组织与性能的影响。结果表明:添加1．5％Ce使粗大针状铁相消失,形成富Ce富Fe的鱼骨状相;P+Sr复合变质可使初晶硅平均尺寸由70 mm细化到20mm,共晶硅平均截线长降到2．1 mm,合金室温抗拉强度比未变质前提高21．5％,与P+Sr+Ce复合变质的Al-21Si-1．5 Cu-1．5Ni-2．5Fe-0．5Mg合金相当。     

锶、钕对Mg-9Al-1Si-0.3Zn合金微观组织和力学性能的影响

当镁合金中添加含量较高的Si时,会形成大量粗大汉字状的Mg2Si,严重影响合金的力学性能。通过Sr和Nd及其复合添加细化Mg-9Al-1Si-0.3Zn合金中粗大的Mg2Si,研究添加元素对合金微观组织和室温力学性能的影响,分析了Sr和Nd对Mg2Si的细化机制。结果表明,随着Sr的加入,汉字状Mg2Si的形貌得到改善,形成了均匀的多边形块状;当Sr添加到0.16%(质量分数,下同)时,Mg2Si得到了完全的细化。当同时添加Nd和Sr元素时,合金中出现新的以Mg,Al,Nd和Si形成的物相;随着Nd的增加,这种新的物相增多,这种化合物提供了Mg2Si相细化的异质核心。在Sr和Nd的复合作用下,汉字状Mg2Si被细化,合金的力学性能得到改善。