富铈混合稀土对Al-80%Si合金凝固行为和组织的影响

采用高速摄影仪和扫描电子显微镜研究富铈混合稀土(RE)加入量对Al-80%Si(质量分数)合金悬浮试样凝固行为和凝固组织的影响规律。结果表明:Al-80%Si合金中初生硅的生长特性、晶粒尺寸和分布受过冷度影响明显;随着RE加入量的增加,Al-80%Si合金中初生硅由小平面生长向中间生长方式转变所需的临界过冷度ΔT1以及由中间生长向非小平面生长方式转变所需的临界过冷度ΔT2均越来越低;当RE加入量达到1.5%(质量分数)时,ΔT1和ΔT2分别降至最低值78和180 K;继续增加RE的加入量,ΔT1和ΔT2不发生变化。在同一临界过冷度ΔT2下,随RE加入量的增加,初生硅的尺寸从40μm减小到20μm。     

深过冷Ni-21.4%Si共晶合金的凝固特性研究

对熔融玻璃净化后深过冷Ni-21.4%Si（原子分数,下同）共晶合金的凝固特性进行了实验研究,并对其均质形核过冷度进行了理论预测.结果发现,采用熔融玻璃净化可使Ni-21.4%Si共晶合金获得318 K的过冷度.理论计算表明,此过冷度达到了Ni-21.4%Si共晶合金的均质形核过冷度.Ni-21.4%Si共晶合金凝固特性与过冷度△T有关:当过冷度小于250 K时,冷却曲线有2个再辉峰,其中当过冷度小于206 K时,凝固组织由Ni3Si相和规则共晶组成,当过冷度在206 K到250 K之间时,凝固组织由α-Ni相和规则共晶组成;过冷度大于250 K后,冷却曲线只有1个再辉峰,凝固组织为反常共晶.过冷度会影响初生相Ni3Si的生长方式.随着过冷度的增大,初生相Ni₃Si的生长会由小平面生长方式转为非小平面生长方式.     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

深过冷Al-70%Si合金的凝固特性与微观组织

通过电磁悬浮(EML)熔炼设备对Al-70%Si合金进行深过冷处理,利用高速摄影仪(HSC)和SEM分别对凝固过程和凝固后的组织进行了观测,研究了不同过冷度下初生Si的生长规律.结果表明,过冷度对初生Si的生长有很大影响.当过冷度较小时,初生Si为粗大的长条状,有特殊的边和面,且具有明显的孪晶痕迹,表现出小平面生长的特征;当过冷度较大时,初生Si为细小的枝晶和球状晶,表面光滑,表现出非小平面生长的特征;当过冷度居于中间时,初生Si为粗大的块状和规则排列的枝晶状,块状有特殊的边和面,枝晶表面光滑,表现出小平面和非小平面混合生长的特征.随着过冷度的增加,初生Si的生长方式由小平面生长转变为中间方式生长,再由中间方式生长转变为非小平面生长,生长方式间发生转变的临界过冷度分别为122和230 K.     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

Fe-C-Si合金凝固过程中石墨的球化机理研究

采用热分析试验方法研究了Fe-C-Si合金凝固过程中过冷度的变化对石墨生长形态的影响,探讨了石墨结晶时的再辉温差与石墨生长形态间的相互关系,通过座滴法研究了液固界面能对石墨生长形态的影响.结果表明,稀土元素Ce促使石墨球化的凝固特征是显著降低了形核温度,但在添加Ce的情况下,只要提供一个小的过冷条件,石墨形态将由球状转变为片状,这种转化完全依赖于结晶时过冷度的大小,这表明过冷度的大小是影响石墨生长方式和最终形态的关键因素之一.凝固曲线表明石墨以片状形态生长时的再辉温差大,以球状生长时较小,这反映了石墨以片状生长时的速度高于球状生长时的速度.同时液态合金在石墨(0001)基面上的液固界面能高,石墨趋于球状形态生长;在(1010)棱面上的液固界面能低,石墨趋于片状形态生长.     

电磁搅拌Al—24%Si合金的显微组织

在常规凝固条件下,Al-24%Si过共晶合金中的初生Si为粗大的板片状,经过激烈的电磁搅拌,初生Si得到明显细化,分布均匀,绝大部分初生Si呈球团状或块状;搅拌功率越大,初生Si越细小和圆整,P变质可以强化电磁搅拌效果,在电磁搅拌条件下,Al-24%Si过共晶合金中的初生Si得以细化和球团化的主要原因是：电磁搅拌引起合金熔体对初生Si的机械破碎,摩擦作用,抑制初生Si择优生长作用,促进初生Si熟化和变质细化作用。     

超声波处理对过共晶Al-20%Si合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌的影响.控制Al-20%Si合金熔体温度在620～680℃之间时,研究合金凝固组织随熔体温度和超声波处理参数的变化规律.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大和处理时间的延长,Al-20%Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒;超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时.可以获得最佳的效果,初晶硅的尺寸细小、圆整度高、分布均匀.     

半固态Al-24Si合金的组织和性能研究

在常规凝固条件下,Al-24Si过共晶合金中的初生Si为粗大的板片状。经过激烈的电磁搅拌,初生Si得到明显细化,分布均匀,绝大部分初生Si呈球团状或块状;电磁搅拌还使凝固组织中出现大量的近球状先共晶α-Al。与金属型铸造的Al-24Si过共晶合金的力学性能和耐磨性能相比较,电磁搅拌和触变成形的Al-24Si过共晶合金的力学性能和耐磨性能都有大幅度的提高。     

深过冷Si-Al合金的凝固过程和组织特征研究

用高速摄影和扫描电镜研究了电磁悬浮熔炼条件下,Si-20%Al合金的凝固过程及其组织特征.结果发现,将Si-20%Al合金在氩气中进行电磁悬浮熔炼可使其获得375K的过冷度.过冷合金先结晶相的形貌和尺寸与其形核过冷度有关.在小过冷度下,合金的初生硅为粗大的长片多面体;过冷度增大到1 26 K后,初生硅变为均匀细小的等轴多面体.在过冷度小于328 K以前,初生硅的表面有明显棱角,表现出小平面生长的特征;过冷度大于328 K后,初生硅变为细小均匀表面有圆滑钟乳石状凸起、没有明显棱角的不规则多面体,表现出了非小平面生长的特征.