粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响

采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-40Si高硅铝合金,并利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能.研究表明:当原始粉末粒度较粗时,经热挤压后材料的显微组织中硅相粗大,致密度与气密性较低,抗拉强度较小,导热性能和热膨胀系数较大.     

挤压温度对高硅铝合金材料力学性能的影响

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-30Si和Al-40Si过共晶高硅铝合金材料,并通过金相显微镜观察了材料的微观组织,测定了合金材料的抗拉强度以及延伸率,对拉伸试样的断口进行了扫描.探讨了挤压温度对材料组织、强度、延伸率及断裂行为的影响.结果表明:利用粉末冶金热挤压技术所制备的高硅铝合金材料,其硅相细小,当挤压温度为370℃时,其硅相大小为2～10μm,且分布均匀弥散;硅相尺寸随着挤压温度的升高而长大;抗拉强度随挤压温度的升高而降低,Al-30Si经370℃挤压后,其室温抗拉强度为239MPa,而550℃为206MPa;延伸率随挤压温度的升高而有所增加,但不很敏感;随挤压温度的升高,材料的断裂方式由单纯的韧性断裂逐渐向韧性与脆性共存的混合断裂方式转变.     

高硅铝合金的摩擦磨损性能

采用喷射沉积技术和热挤压致密化技术制备Al-22Si和Al-27Si(质量分数)两种高硅铝合金,研究两种合金在不同载荷下的摩擦行为和磨损机理。结果表明,与铸态合金相比,喷射沉积技术制备的高硅铝合金具有晶粒细小、成分均匀的组织特征;在载荷为30,45,60和75 N下,Al-22Si合金的磨损以粘着磨损和氧化磨损为主;Al-27Si合金在低载荷下以粘着磨损为主,在高载荷下的磨损行为时粘着磨损和磨粒磨损的混合磨损机制。含有较高硅含量的Al-27Si合金具有相对小的摩擦系数和磨损率。随着载荷增大,两种合金的磨损量逐渐增大。     

电子封装用高硅铝合金热膨胀性能的研究

采用雾化喷粉与真空包套热挤压工艺制备了高硅铝合金电子封装材料,测定了合金在100～400℃间的热膨胀系数值,并运用理论模型对该温度区间的热膨胀系数进行了计算,分析了高硅铝合金材料热膨胀性能的影响因素.结果表明:Si相作为增强体能显著改善Al-Si合金的微观组织与热膨胀性能,430℃热挤压下的高硅铝合金材料在100～400℃之间的热膨胀系数平均值与Turner模型很接近.     

不同制备工艺对高硅铝合金组织及力学性能的影响

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用铸轧工艺、喷射沉积工艺和粉末包套热挤压工艺制备了硅含量高达35%的高硅铝合金,利用金相显微镜、万能电子拉伸机、SEM对3种不同工艺所制备材料的微观组织、力学性能及断口进行了检测分析.结果表明:在含硅量相差不大时,粉末包套热挤压工艺成型材料的硅相细小,可达到2～10μm,且分布弥散均匀,抗拉强度达到174MPa,比铸轧工艺成型材料的强度提高了86.1%,比喷射沉积工艺成材料的强度提高了57.2%.     

包覆轧制过共晶高硅铝合金材料的性能研究

针对应用广泛的过共晶高硅铝合金,采用熔炼铸造与包覆轧制相结合的方法,制备了Si含量＞26%的高硅铝合金材料,通过电子金相显微镜和扫描电镜对合金材料的微观组织进行了分析,并对材料进行了热膨胀系数、气密性及抗拉强度的测定.实验结果表明:包覆轧制可有效阻止脆性材料裂纹的扩展;在100～400℃,Si含量为28.49%的高硅铝合金材料在纵向的热膨胀系数的平均值为16.3×10-6,横向为16.2×10-6,气密性为0.9966×107,材料纵向的室温抗拉强度为135.610 MPa;Si含量为32.08%的材料,在100～400℃,纵向的热膨胀系数的平均值为1 5.9×106,横向为15.8×106,气密性为3.4×10,材料纵向的室温抗拉强度为93.96MPa.     

Al-35Si高硅铝合金热变形行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟机对电子封装用Al-35Si高硅铝合金进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验,温度范围为370～550℃,应变速率为0.05～0.45s-1,得到了其真应力-真应变曲线.结果表明:在实验范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,在不同变形条件下真应力软化机制分别受动态回复和动态再结晶控制,并且应变速率敏感性指数m随温度的升高呈上升趋势.     

快速凝固/粉末冶金(RS/PM)高硅铝合金材料的研究

采用冷压 +热挤压工艺制备快速凝固高硅铝合金材料 ,并探讨了挤压温度、保温时间、挤压比等工艺参数对材料组织及性能的影响 .研究结果表明 ,与高硅铝合金铸造材料相比 ,本研究所制的材料硅相尺寸得到了显著细化 ,且分布更为均匀 ,材料的抗拉强度和延伸率有明显的提高 .采用光学金相显微镜、SEM、XRD等手段对快速凝固高硅铝合金粉末及大块材料的微观结构及相组织进行了深入研究 .     

高硅铝合金轻质电子封装材料研究现状及进展

综合比较了现有电子封装材料的性能及其在航空航天领域中的应用现状,较详细地阐述了高硅铝合金电子封装材料的性能特点、制备方法及研究现状,指出了高硅铝合金轻质电子封装材料的发展方向.     

Zr对过共晶铝硅合金中初生硅组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等实验手段,研究了质量分数为1%、3%和5%的Zr对Al-20Si铝合金铸态组织的影响。结果表明,随着Zr质量分数的增加,初生硅颗粒尺寸逐渐变大。加入Zr后,反应生成了AlSi4Zr5,毒化了形核核心,使晶粒长大;同时Zr使初生硅周围分枝状的α-Al"晕圈"形成充分,减小了对初生硅生长的抑制。     

铝合金活塞材料的研发与应用进展

活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件,对其材料具有特殊的要求：密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小;并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。在传统的铸造铝硅活塞合金的成分优化和处理工艺的的研究还没有大的突破的情况下,科研工作者已经在寻求新的途径提高铸造铝舍金的极限强度。通过采用基体增强和新型活塞成型工艺,显著提高了活塞的性能。随着汽车发动机向高速化、大功率方向的发展,新型铸造铝舍金活塞复合材料的开发应用将成为一个发展趋势。     

多道次ECAE动态成型Al-Mg-Si合金导线组织与性能

借助S4800扫描电子显微镜、Philips DM420透射电子显微镜、SANS CMT5105电子万能材料试验机和QJ48双臂直流电桥,研究了多道次ECAE动态成型Al-Mg-Si合金导线的组织与性能。结果表明:4道次ECAE动态成型可制备平均尺寸在10μm左右甚至更小的Al-Mg-Si合金导线晶粒。随着Mg、Si含量的增加,合金导线的抗拉强度增大,伸长率与等效导电率降低。经160~170℃/7h时效处理后,Al-0.59%Mg-0.59%Si合金导线的抗拉强度、伸长率和等效导电率分别为305.71~309.63 MPa,4.7%~5.4%和55.18%IACS~56.33%IACS,与目前国产Al-Mg-Si合金导线(295 MPa,52.5%IACS)相比,导电性能显著提高。     

熔渗温度对Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用无压熔渗法制备Si/Al复合材料,研究了熔渗温度对所制备Si/Al复合材料Si相形貌的影响,对Si相间基体合金的凝固组织进行了分析,测试了Si/Al复合材料热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明,在相同熔渗时间下,随着熔渗温度升高,所制备Si/Al复合材料中Si相从颗粒状到形成网络状。Si相间的Al-Si基体合金中不再是典型的初生相和共晶组织,而是出现了类似离异共晶的结晶现象,即初晶Si和共晶Si是在原存的Si相上结晶长大。XRD分析显示在所制备复合材料中只有Si相和Al相。随着熔渗温度升高复合材料热膨胀系数、热导率以及抗弯强度均出现下降。     

Silicon-aluminium network composites fabricated by liquid metal infiltration

This paper provides a new method for fabricating interpenetrating silicon-aluminium network metal-matrix composites. This method involves the infiltration of an aluminium-silicon alloy (Al-12Si-1Mg or Al-30Si-1Mg) liquid into a silicon particle (50 vol %) preform. The silicon particles were partially dissolved by the liquid alloy and, together with silicon contributed by the original Al-Si-Mg matrix, resulted in an Si network after solidification. The network composites were metallurgically sound, with no porosity, and exhibited a thermal expansion coefficient down to 7.7×10^–6 °C^–1 at 50–100 °C, compressive strength up to 580 MPa, tensile strength up to 160 MPa and Vickers hardness up to 390.     

Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料高温拉伸强度的理论分析

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,对该混杂复合材料的高温(300℃)强度性能进行了实验和理论分析。在综合考虑纤维长度变化规律、热应力诱发位错强化和纤维弥散硬化等因素对复合材料强度影响的基础上,对复合材料强度预测的混合律模型加以发展和修正,建立了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂复合材料的高温(300℃)强度预测模型。利用该模型得到的高温强度理论值所反映的规律与实验值所反映的规律吻合良好,该模型具有一定的正确性和实用性。     

An investigation of the microstructure and mechanical properties of the macro-interface in selectively reinforced aluminium castings

The ring groove areas of squeeze-cast Al-12% Si alloy pistons can be selectively reinforced with Saffil (Al₂O₃) fibres or SiC whiskers to provide local high temperature strength and wear resistance. Since the reinforced region and the unreinforced alloy typically have different coefficients of thermal expansion, cyclic residual stress may occur at the macro-interface between them when it experiences thermal cycling. This could conceivably result in fatigue induced damage at the macro-interface, making it susceptible to failure. To investigate this, the strength of the macro-interface has been measured before and after thermal cycling using bimaterial tensile samples. Prior to thermal exposure, samples typically failed at the macro-interface with an average strength less than that of the unreinforced alloy alone. The low initial strength has been attributed to several factors, including poor alloy-reinforcement bonding and an accumulation of brittle particles or other material at the macro-interface. After being thermally cycled 1000 times between 50 °C and 275 °C or given an equivalent isothermal exposure, samples typically failed in the unreinforced alloy or at the macro-interface with average strengths less than those measured prior to thermal exposure. However, there was no clear evidence that fatigue induced damage had occurred as a result of thermal cycling and the strength drop associated with thermal exposure has been attributed to alloy overageing.     

Effects of alloying elements on mechanical and thermal characteristics of Al-6wt-%Si-0.4wt-%Mg–(Cu) foundry alloys

The objective of this study was to investigate the effects of alloying elements on mechanical and thermal characteristic of Al-6wt-%Si-0.4wt-%Mg–(Cu) foundry alloys after heat treatment using a universal testing machine and a laser flash apparatus. Solid solution treatment of samples was carried out at 535°C for 6?h before quenching samples in warm water. Artificial ageing treatment was conducted at various temperatures ranging from 180 to 220°C for 5?h. When Cu was added to increase the mechanical strength of Al-6wt-%Si-0.4wt-%Mg alloy, its thermal conductivity decreased. After adding 0.1wt-%Ti to an Al-6 wt-%Si-0.4wt-%Mg-0.9wt-%Cu alloy, ultimate tensile strength (UTS) was improved 18?MPa compared to that of Ti-free alloy at ageing temperature of 180°C. The addition of Ti facilitated the formation of θ′-Al₂Cu and Q′-phase, which resulted in increased UTS at room temperature. In the case of Cu-free Al-6wt-%Si-0.4wt-%Mg alloy, adding Ti to the alloy did not affect the UTS.     

高SiCp或高Si含量电子封装材料研究进展

高体积分数的SiCp/Al复合材料和高Si含量Al-Si合金具有高导热、膨胀系数可调、低密度等特性,成为理想的电子封装材料.结合笔者的研究成果,详细介绍了目前国内外该材料的制备工艺及应用情况,指出了各工艺方法在规模化商业生产中存在的不足,展望了未来研究及发展的方向.     

Experimental Investigation of the Thermal Conductivity of VT6 Alloy

The thermal conductivity coefficient of alpha- and beta-phases of the Ti-6Al-4V system is measured in the temperature range from 350 to 1500 K. It is shown that the alloying of titanium with admixtures of aluminum and vanadium qualitatively changes the form of the temperature dependence of thermal conductivity and the Lorentz function, which is characteristic of the basic component of the alloy, i.e., titanium. The problems of using this alloy as a standard substance in transferring a unit of thermal conductivity are discussed.