不同Mg、Si含量的原位自生Mg_2Si/A1基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响。结果表明：稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生-αA1变质效果好,但对共晶-αA1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为-αA1所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15μm降至8μm左右。     

变质和细化工艺对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过添加稀土Ho、P、混合稀土、Ca对Mg2Si相进行变质(细化)处理,观察变质(细化)前后材料的组织与力学性能变化,确定合适的变质(细化)剂。结果表明:经不同变质剂变质处理后,材料中初生Mg2Si相尺寸都有所减小,变质效果依次为:稀土Ho变质P和混合稀土复合变质P或混合稀土单一变质Ca细化。经稀土Ho变质处理后,初生Mg2Si相转变为不规则的块状或长棒状,共晶Mg2Si变成纤维状,聚集在初生Mg2Si相周围,初生Mg2Si相尺寸达到16μm左右;经稀土Ho处理后,该合金的力学性能有所提升,抗拉强度提升至180 MPa以上,硬度提升至84HB以上。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响.结果表明稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生α-A1变质效果好,但对共晶α-A1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为α-Al所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15 μm降至8 μm左右.     

P和稀土复合变质的Mg_2Si/Al半固态组织与性能

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过P和混合稀土复合变质及改变半固态等温热处理的保温温度和保温时间,研究了复合变质及等温热处理对合金组织与力学性能的影响。结果表明,P和混合稀土联合变质后初生Mg2Si的形貌由粗大的十字状结构转变为不规则的多边形,均匀分布在铝基体上。初生相颗粒尺寸由未变质前的83μm减小到约17μm;经过570℃×90min半固态等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相均转变为近球形,初生Mg2Si相形状因子约为0.96,平均等积圆直径约为16μm,此时材料的硬度(HB)达到最大值,为106。     

Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料的变质作用

采用稀土元素Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质处理;利用X射线衍射仪和金相显微镜等方法分析了变质前后合金的微观组织;并对Nd的变质机理进行了分析.结果表明:在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的Nd对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用.当Nd含量达到0.5％时,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,平均尺寸由47.5 μm减小到13.0 μm;共晶Mg2Si也由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状.其变质机理可能与Nd元素富集于Mg2Si相固-液界面降低Mg2Si相与Al液间界面张力及由富集所引起的成分过冷有关.     

稀土对Mg2Si/AZ91D复合材料中Mg2Si相的影响

研究了不同含量的富La混合轻稀土(RE)和钇(Y)对Mg2Si/AZ91D复合材料中初生Mg2Si相形貌的影响。结果表明,混合轻稀土RE和Y对Mg2Si/AZ91D复合材料中的初生Mg2Si相均有明显的细化变质效果,但Y对初生Mg2Si相的细化变质效果优于等量混合轻稀土。合金液经0.8%的混合轻稀土RE或Y变质后,初生Mg2Si相由粗大的树枝状转变为细块状或颗粒状;当RE或Y加入量达到1.2%时,均出现过变质现象,初生Mg2Si相再次明显粗化。其变质机理主要与RE、Y和它们的化合物富集于Mg2Si相生长表面,从而抑制其生长有关。     

Bi变质原位自生Mg2Si/Al复合材料的研究

采用纯Bi对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质;采用金相显微镜等观察了变质前后材料的微观组织;测试了材料的拉伸性能;并对变质前后合金的断口形貌进行了分析.结果表明,在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的金属Bi对初生Mg2Si和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,尺寸由70 μm减小到6 μm,而共晶Mg2Si则由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状.经1.0％的Bi变质后,材料的拉伸性能得到大幅度提高,抗拉强度从175 MPa提高到260MPa,提高了48.6％,伸长率从3.5％提高到7.0％.     

混合稀土及半固态等温热处理对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过混合稀土变质及半固态等温热处理,分析变质及等温热处理后材料组织与力学性能的变化。结果表明:添加0.8%的混合稀土对Mg2Si起到很好的变质效果,初生Mg2Si的形貌由变质前的粗大十字状变为均匀分布的不规则块状,平均尺寸由变质前的74μm减小至24μm左右;同时,材料的力学性能也显著提升,抗拉强度由变质前的134 MPa提高至187.5 MPa,布氏硬度由HB 74.5提升至HB 89.5左右。最佳的等温热处理工艺为600℃保温90 min,此时,材料中初生Mg2Si转变为近球形,其形状因子为0.93左右,平均尺寸29μm左右。     

Ca、Sc对原位Mg_2Si/Mg-Al复合材料组织的影响

在原位合成制备Mg2Si/Mg-A1复合材料过程中,加入Ca、Sc作为变质剂,并采用光学显微镜研究了单独变质与复合变质对材料组织的影响。结果表明:Ca、Sc都是有效的变质剂,尤其是复合变质,能使初生Mg2Si尺寸由40～130μm减小至6～7μm,其形态由不规则变为规则的多边形;共晶Mg2Si亦趋向于弥散分布,变质效果显著。     

混合稀土氧化物与CaCO3双重变质对原位Mg2Si/Al-Si复合材料组织的影响

在铸造Mg2Si/A1-Si复合材料过程中,加入混合稀土氧化物与CaCO3作为变质剂,研究了复合变质对组织的影响。双重变质后结果表明,初生Mg2Si相平均尺寸由75μm减小到25μm左右,其形态由不规则多边形、十字架形变为规则的多边形或者三角形,比单一的混合稀土氧化物、CaCO3变质效果好。