Cr变质对汽车驱动轴用Mg_2Si/Al-Fe基复合材料组织和性能的影响

以Al-Fe合金为原材料,通过Mg-Si熔体直接反应制备Mg_2Si/Al-Fe基复合材料,研究Cr变质对复合材料组织中初始Mg_2Si和富Fe相变质行为,以及拉伸性能和耐磨性的影响。结果表明:组织中生成了树枝晶Mg_2Si相,针形相,以及共晶Si相与α(Al)相。通过Cr变质处理后,针形的β-Fe相转变为了骨骼形的α-Fe相,并且初生的Mg_2Si相外形也变得更加规则,初生Mg_2Si相尺寸减小31%。Cr变质处理后,复合材料的拉伸强度增加幅度达到14.8%,磨损性能增强了1.5倍,伸长率增加了50%。采用Cr变质处理后,试样拉伸断口部位生成了部分韧窝结构,出现了塑性断裂特征。     

高含量自生Mg_2Si/Mg-9Al复合材料组织与形成机理

在Mg-9Al合金中添加3%~9%的Si,采用高频感应加热熔炼、随炉冷却凝固,获得了Mg_2Si含量高达10%~30%的Mg-9Al基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析及差热分析(DTA),研究了复合材料的凝固组织与形成机理。结果表明,复合材料都是由Mg_2Si、Mg17Al12和α-Mg等3种相组成,而Mg_2Si和Mg17Al12含量随Si含量增加而增加;复合材料凝固过程中,首先析出初生Mg_2Si,之后形成Mg+Mg_2Si共晶组织,共晶Mg_2Si依附初生Mg_2Si相生长而不形成汉字状Mg_2Si相;随着Si含量增加,Mg-9Al基体中Al含量逐渐增加,凝固行为也随之变化。     

Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织研究

通过重熔-凝固试验,研究了接近AA5083合金成分的Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织。结果表明:Fe和Si元素对Al-5Mg-0.8Mn有重大影响,促进了金属间化合物Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si的形成。当Fe、Si含量很低时,Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织非常简单,只是在α-Al基体上零星散落着一些细小的Al_6(Fe,Mn)共晶相。当Fe、Si含量较高时,合金中不但出现了大量粗大的Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si共晶相,而且,共晶相Al_6(Fe,Mn)呈现多种不同的形态,而Mg2Si相主要呈汉字状。     

Sb变质对Mg_2Si/Mg-Al基复合材料中Mg_2Si相的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪研究了Sb变质对Mg_2Si/AZ91D复合材料中Mg_2Si相的影响,探索了变质机理。结果表明:0.2%Sb变质使Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生Mg_2Si由粗大的枝晶状变成细小的多边形状,共晶Mg_2Si的形貌由粗大的汉字状变成针状、团絮状、短杆状、蠕虫状和颗粒状。继续增加Sb含量,对初生Mg_2Si的形状和尺寸影响不大。但是增加Sb含量使得颗粒状的共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,分布更均匀。加入Sb变质剂后,Mg_3Sb_2可作为初生Mg_2Si的形核核心,细化晶粒。共晶Mg_2Si的凝固开始温度降低,其形核过冷度增大,形核率增加。     

SiC增强汽车缸套用Mg_2Si/Al复合材料的组织与性能研究

研究了不同Si C颗粒添加量的Mg_2Si/Al复合材料的显微组织和耐磨性能,并分析了Si C的增强作用机理。结果表明,未添加Si C的Mg_2Si/Al复合材料中主要物相为Al、Mg_2Si、Si和Al_2Cu相;添加Si C颗粒后,主要物相除了Al、Mg_2Si、Si和Al_2Cu相外,还含有Si C和Mg Al_2O_4相;随着Si C颗粒的添加,Mg_2Si/Al复合材料中初生Mg_2Si相的形态更加规则,平均尺寸有所减小;添加10%Si C的Mg_2Si/Al复合材料的耐磨性能优于未添加Si C的Mg_2Si/Al复合材料和HT200铸铁。     

旋转磁场对Mg_2Si/Al复合材料半固态凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在半固态对亚共晶、共晶和过共晶成分的Mg_2Si/Al复合材料施加旋转磁场后凝固组织特征。结果表明:复合材料合金凝固组织经过电磁搅拌后能够有效地细化Mg_2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。施加旋转磁场对共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织初生Mg_2Si相细化效果明显好于过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金。施加旋转磁场对亚共晶成分的Al-7Si-5Mg_2Si合金和过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金共晶Mg_2Si相的细化效果明显好于共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织。     

Mg_2Si/Al自生复合材料的组织与力学性能研究

对金属型和砂型铸造制备的Mg_2Si/Al自生复合材料进行了磷变质和T6热处理,分析了磷变质和T6热处理对复合材料组织与性能的影响及其作用机理。结果表明:Mg_2Si/Al复合材料主要由α-Al基体、Mg_2Si增强相、CuAl_2和Si共晶相组成;P对初生Mg_2Si相形貌的影响较为显著,而对共晶硅相的影响较小;Mg_2Si相主要呈十四面体结构;P变质处理可以显著改善Mg_2Si/Al复合材料的强度和塑性。     

Mn/Fe摩尔比对A356铸造铝合金富铁相形态的影响

在含1.0%Fe(质量分数)的A356铝合金中添加不同含量的Mn,采用OM、SEM、EDS及DSC等分析方法研究Mn/Fe摩尔比对富铁相形态的影响及其规律,探讨添加Mn后A356-1.0Fe合金中物相的凝固顺序。结果表明:随着Mn/Fe摩尔比的提高,富铁相形态的演变顺序为:针状→汉字状→树枝状→星形→多边形状,当Mn/Fe摩尔比超过1.2时可基本消除针状铁相。富铁相中(Fe,Mn)/Si摩尔比随富铁相形态的凝固先后顺序逐渐增加,分别为针状富铁相中(Fe,Mn)/Si摩尔比为0.5~0.7,树枝状和汉字状富铁相中(Fe,Mn)/Si摩尔比为的1.2~1.7,星型和多边形富铁相中(Fe,Mn)/Si摩尔比为1.9。富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数随Mn/Fe摩尔比的增加先增加后减小,而后再增加。其中当Mn/Fe摩尔比为1.0时,富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数均为最小,与A356-1.0Fe合金的相近。此外,Mn的添加有利于提高共晶相和α(Al)基体相的形成温度,有利于多边形富铁相的形成。     

微量RE对易拉罐用铝材中富Fe杂质相的变质作用

在易拉罐用铝材熔体中添加微量RE元素对富Fe杂质相进行变质处理，采用扫描电镜（SEM）、X-Ray衍射（XRD）、能谱分析（EDAX）等分析测试手段研究杂质相的变质效果。结果表明：RE聚集于基体晶界，可通过与Al生成富Fe相异质形核核心，影响溶质原子扩散过程和杂质相生长方式，取代富Fe相中部分组成元素以降低x（Fe）/x（Mn）的经值等途径提高富Fe相形核率，并促使其生长形态发生变化，变质效果显著，即晶界处由粗大鱼骨状的Al（Fe,Mn,Si）复合相转变为Al（Fe,Mn,Mg,Si,RE）和Al（Fe,Mn,RE）复合相，分别呈短小骨骼状或小球状，可明显提高该事金的塑性。     

DC铸造Al-12Si-0.65Mg-xMn合金中第二相的形成

采用LSCM、XRD、SEM、TEM及其附带的EDS,结合相图分析研究了半连续铸造(DC铸造)Al-12Si-0.65Mg-(0~2.27)Mn(质量分数,%)合金铸锭中的第二相及其形成过程。结果表明,Al-12Si-0.65Mg合金铸锭中存在α-Al、共晶Si、Mg_2Si和p相(Al_8Mg_3FeSi_6),它们分别是在567℃通过L+Al_5Fe Si→α-Al+Si+Al_8Mg_3FeSi_6、555℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si及550~554℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si+Al_8Mg_3FeSi_6反应形成的。当合金中添加Mn时,α-Al枝晶明显细化,同时合金铸锭中出现α-Al(FeMn)Si相;当Mn含量(质量分数,下同)从0.10%增加至2.27%时,α-Al枝晶形貌、尺寸及数量无明显变化,α-Al(FeMn)Si数量增多而尺寸不变;当Mn含量达到1.07%时,合金在647℃通过L+Al_6Mn→α-Al+Al_9Mn_4Si_3反应生成尺寸约80 mm的Al_9Mn_4Si_3,其中溶解了少量Fe形成Al_9(FeMn)_4Si_3,随Mn含量增加其数量增多而尺寸不变;经550℃均匀化处理后,合金中的Mg_2Si相溶入基体消失,共晶Si、p相和α-Al(FeMn)Si相球化成颗粒状,Al_9(FeMn)_4Si_3相形貌、尺寸及数量几乎不变,Al-12Si-0.65Mg-(0.10~2.27)Mn合金基体中析出尺寸约几百纳米的Al_9(MnFe)_2Si_3弥散相粒子,其数量随Mn含量增加而增多。     

Sc对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Sc含量对铸态AlMg5Si2Mn合金的显微组织,力学性能和断裂特征的影响。结果表明,添加适量的Sc对AlMg5Si2Mn合金中的初生α-Al和共晶Mg_2Si具有显著的变质效果。随着Sc含量从0增加到0.25%,初生α-Al形貌由较大的块状转变为细小的球状,共晶Mg_2Si的形貌由汉字状转变为纤维状或点状。Sc在合金中形成Al_3Sc相,作为异质形核基底促进初生α-Al形核,并晶粒细化。Sc原子富集在共晶Mg_2Si相的生长前沿形成成分过冷,Mg_2Si相的生长被抑制。Sc的添加可以提高合金的抗拉强度和伸长率,与未变质合金相比,添加0.15%～0.25%Sc的合金拉伸性能最佳,抗拉强度和伸长率分别提高了20.9%和60.4%。     

Mg_2Si/富铁A356再生铝基复合材料的组织及耐磨性研究

通过熔体直接反应法制备了Mg_2Si/富Fe再生铝基复合材料,主要研究了Fe相和Mg_2Si含量对复合材料耐磨性能的影响。复合材料主要由α-Al、Si、Mg_2Si以及β-Al_(4.5)Fe Si相组成,随着Fe和Mg_2Si含量不断增加,针状Fe相长度和Mg_2Si颗粒直径不断增大。当Fe相含量为5.5%、Mg_2Si含量为15%时,复合材料磨损失重最小,此时复合材料的硬度和耐磨性能较基体分别提高了43.7%和62.8%,磨损表面较为光滑,以磨粒磨损为主。而Fe相含量较低(2.2%)时,磨损表面存在明显的剥落坑和粘着撕裂,而当Mg_2Si含量过高时,存在明显的脆性剥落,磨损表面粗糙。     

Sr和P变质对Mg-5Sn-2Si合金显微组织的影响

利用Sr、P及Sr与P复合添加分别对Mg-5Sn-2Si合金进行变质处理,研究了不同Sr含量。不同P含量以及Sr和P复合添加对Mg_2Si变质效果的影响。结果表明:随着Sr含量的增加,共晶Mg_2Si相的形貌逐渐由汉字状向蠕虫状和颗粒状转变,共晶Mg_2Si显著细化,但对初生Mg_2Si相钝化作用有限。在Mg-5Sn-2Si合金中添加P后,P和熔体Mg形成Mg_3P_2,对初生Mg_2Si起到形核核心作用,从而细化初生Mg_2Si,而对细化共晶Mg_2Si相作用不大。P和Sr复合变质后,初晶Mg_2Si尺寸相对单一P变质效果更细小,P和Sr复合变质对合金中的初生Mg_2Si和共晶Mg_2Si具有更好的细化作用。     

Mn和Sn对Sr变质、Al-5Ti-B晶粒细化Al-7Si-Mg合金显微组织的影响（英文）

研究Mn与Sn对Sr变质、Al-5Ti-B晶粒细化Al-7Si-Mg合金显微组织的影响。结果表明,合金添加高含量Sr后具有柱状树枝晶结构,Al-5Ti-B晶粒细化剂发生了毒化现象:TiB_2颗粒偏聚在共晶Si区域,并发现Sr金属间化合物在TiB_2颗粒上分布。讨论了Sr毒化现象的机理。此外,添加Mn元素会使合金的富铁相结构从β-Al_5FeSi向α-Al(Mn,Fe)Si转变。随着Mn含量的增加,α-Al(Mn,Fe)Si相从树枝状转变为树枝状分布的小棒状,最终转变为汉字状结构。透射电镜(TEM)观察显示,Mg相对于Si更倾向于与Sn反应,Mg_2Sn在Si/Si界面或Al/Si界面上析出。     

稀土Er对共晶铝铁合金的变质作用

采用热分析方法研究了稀土Er对共晶铝铁合金的变质作用。通过OM、XRD、SEM、EDS以及合金在凝固过程中的特征参数综合分析了稀土Er对共晶铝铁合金的作用机理。结果表明:冷却速率为33℃/s时,共晶铝铁合金的凝固过程为:先发生L→α-Al初转变,然后发生L→Al+Al3Fe和L→Al+Al6Fe共晶转变,添加了稀土Er后,在凝固末期发生L→Al+Al3Er转变而生成铝稀土共晶相。初生的Al3Er可以作为初晶α-Al的非均质形核质点,增加了初晶α-Al的形核率,提高了铝铁合金中初晶α-Al开始形核温度,缩短了共晶转变时间。当Er添加量为0.3wt%时,初晶α-Al平均晶粒尺寸达到了最小值21.7μm。当Er添加量为0.5wt%时,初晶α-Al晶粒尺寸增大,且出现了离异共晶组织。     

Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料的影响

研究了Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与力学性能的影响,探索了变质机理。结果表明:Te变质使复合材料中初生Mg_2Si基本消失,共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,并且部分共晶Mg_2Si由汉字状变成了蠕虫状和短杆状,β-Mg_(17)Al_(12)由断续的网状变成了细小的板条状、颗粒状。α-Mg基体的晶粒尺寸随Te含量的增加而减小。Te含量为0.7%时,复合材料的室温和高温(150℃)力学性能最佳。     

6061铝合金的等温凝固组织及第二相的析出顺序

制备了不同等温温度时6061铝合金凝固试样,利用扫描电镜观察了试样的微观组织,利用能谱分析仪测试了等温凝固组织中相的成分,利用X射线衍射仪测试了等温凝固试样中的相组成。结果表明,6061铝合金从900～650℃等温凝固时相的析出顺序为:L→α-Al+Al_4Cu_9+CrMn_3+Cu_(16)Mg_6Si_7+Mn_5Si_3→Cr_3Si→Cu_2Mg→FeCr+Cu_(16)Mg_6Si→富Fe相→Al_7Cu_3Mg_6+Mg_2Si+α-AlFeSi;6061铝合金常见的有害富Fe相是在温度低于700℃时形成的;6061铝合金等温凝固时析出的第二相主要聚集在晶界处。     

P对原位合成20Mg_2Si/Al-Si复合材料组织与性能的影响

采用原位反应法制备了20Mg_2Si/Al-Si复合材料,研究了P对该复合材料微观组织和力学性能的影响。结果发现,未添加P时,复合材料中的初生Mg_2Si相呈现出粗大的树枝晶和多边形块状;当加入P后,初生Mg_2Si相转变为细小的颗粒状,其实质是P与Al形成了AlP化合物,并充当了初生Mg_2Si相的异质形核核心。未变质时,复合材料的硬度(HB)和抗拉强度约为71.5和102.1 MPa,而加入P后,复合材料的硬度(HB)和抗拉强度分别增加至97.2和133.6 MPa。     

Al-Si合金共晶形核与生长机制研究

Al-Si二元共晶反应发生在凝固后期,共晶(团)晶粒的形核、生长都直接影响缩松、热裂等缺陷的形成、杂质元素及化合物的分布等。对Al Si10.5亚共晶合金进行Sr变质,对未变质与变质合金进行微观组织观察和EBSD分析,并对未变质合金进行热分析。结果表明:无论变质与否,共晶在初生枝晶上形核和在枝晶间异质上形核的这两种情况都存在,并且Sr对初生α-Al有明显的变质效果,富Fe相可能对共晶Si相形核有较大影响。     

基于共晶相量化的6082铝合金的最佳均匀化制度

采用差示扫描量热仪、金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析等方法,通过对6082铝合金的铸态和均匀化态的显微组织观察和共晶相的量化统计研究,确定了6082铝合金的最佳均匀化制度。结果表明:6082铝合金铸态组织中存在着大量的非平衡凝固的Mg2Si共晶相和β-Al(Mn,Fe) Si相共晶相。经过560℃10 h均匀化后,Mg2Si共晶相溶解入α(Al)基体中,β-Al(Mn,Fe)Si共晶相向α-Al(Mn,Fe)Si相转变。