Enhanced mechanical properties in Al/diamond composites by Si addition

Diamond particles reinforced aluminum–silicon matrix composites,abbreviated as Al(Si)/diamond composites,were fabricated by squeeze casting.The effect of Si content on the microstructure and mechanical properties of the composites were investigated.The mechanical properties are found to increase monotonically with Si content increasing up to 7.0 wt%.The Al-7.0 wt% Si/diamond composite exhibits tensile strength of 78 MPa,bending strength of 230 MPa,and compressive strength of426 MPa.Al–Si eutectic phases are shown to connect with Al matrix and diamond particles tightly,which is responsible for the enhancement of mechanical properties in the Al(Si)/diamond composites.     

高能超声场下熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

Study of Melt Thermal-Rate Treatment and Low-Temperature Pouring on Al-15%Si Alloy

Under the condition of melt thermal-rate treatment (MTRT) and low-temperature pouring (LTP), the tensile properties of Al-15%Si alloy are improved, the average size of primary Si is refined to about 20 μm from about 50 μm, and eutectic silicon can be well modified. The ultimate tensile strength and elongation are 201 MPa and 3.5%, and these values increase by 12% and 25%, respectively, compared with that obtained by conventional casting technique. The Al-15%Si alloy modified with Sr and RE additions was also studied for comparison purposes. The tensile properties of the Al-15%Si alloy treated with MTRT + LTP are superior to those modified with Sr or RE addition individually. The eutectic growth temperature difference between modified and unmodified melts was used to indicate the modification level. The modification effect of MTRT + LTP on Al-15%Si alloy is better than that modified with Sr or RE addition.     

Bi对Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响

研究不同的Bi含量对过共晶Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响.试验表明,Al-18%Si-x%Bi(x=1,2,3,4,5)合金中,大部分Bi在基体中以小颗粒状弥散均匀分布,局部出现Bi的聚集;同时,Bi的加入对合金中的共晶硅起到一定的细化作用;随着Bi含量的增加,共晶硅组织由粗大针片状变成短杆状,当Bi含量达到3%时,共晶硅转变为均匀分布于基体的蠕点状,当Bi含量为4%或5%时,共晶硅没有进一步的细化.另外,力学性能和摩擦试验研究发现:Al-18%Si-3%Bi合金的抗拉强度由Al-18%Si合金的168 MPa提高为189 MPa,摩擦系数由0.4372降为0.3879,磨损量仅为不含Bi的20%.     

SOLIDIFYING STRUCTURES OF Al_2O_3 SHORT FIBER／Al－Si ALLOY MATRIX COMPOSITE PREPARED BY SQUEEZE CASTING

ＳＯＬＩＤＩＦＹＩＮＧＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＯＦＡｌ_２Ｏ_３ＳＨＯＲＴＦＩＢＥＲ／Ａｌ－ＳｉＡＬＬＯＹＭＡＴＲＩＸＣＯＭＰＯＳＩＴＥＰＲＥＰＡＲＥＤＢＹＳＱＵＥＥＺＥＣＡＳＴＩＮＧ￥Ｚｈａｎｇ，Ｓｉｑｉ；Ｈｕａｎｇ，Ｊｉｎｓｏｎｇ；Ｓｈｅｎ，Ｊｉａｎ；...     

P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响

以过共晶Al-20Si合金为研究对象,分析了P-RE复合变质剂的变质机理,测试了室温下铸态A1-20Si合金的拉伸性能,并对拉伸断口做了深入分析.试验表明,Al-20Si台金变质后,初生Si和共晶Si均得到明显细化,初生Si转变为近球形,共晶Si细化为粒状和短棒状.尺寸分别从100 μm以上减小到10～15 μm和1μm以下;室温拉伸试验表明,变质后台金强度提高了一倍.变质后Al-20Si合金的断口由细小的解理面和解理面之间的撕裂棱、韧窝组成,解理台阶之间聚集有大量韧窝带.     

Al-5Ti-1B和Al-P中间合金对Al-Si合金的联合变质作用

研究了Al-5Ti-1B和Al-P中间合金对Al-Si活塞合金组织和性能的影响。结果表明，加入0．2％Al-5Ti-1B中间合金能使经Al-P中间合金变质过的ZL109合金的共晶团和初晶硅进一步细化，抗拉强度也明显提高。随着Al-5Ti-1B加入的增加这种细化作用逐渐减小，当Al-5Ti-1B的加入量为2％时甚至使ZL109中的初晶硅变粗，抗拉强度也随之降低。     

复合变质对Al-Mg-Si合金组织与性能的影响

试验研究了Al-5Ti-1B与Al-10Sr对Al-Mg-Si合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:复合变质处理后合金基体晶粒细化明显,晶界偏聚减少,Al-Fe-Si相呈鱼骨状。通过挤压+固溶+时效处理后,合金的力学性能均高于单独细化或变质处理合金的,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到261 N/mm2、225 N/mm2和15%。     

T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101/ZL101-Mg基复合材料组织和力学性能影响的研究

通过半固态搅拌铸造的方法制备了Al+SiC预制颗粒增强ZL101基及ZL101-Mg基复合材料,研究了T6热处理对该复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明,T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101基复合材料和Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg基复合材料中SiC颗粒的分布没有明显影响。但T6热处理使Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料中共晶硅细化,Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料中共晶硅长大变粗。T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料抗拉强度的平均提升率达到了54.44%,对其伸长率的平均提升率为5.47%。对Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料抗拉强度的平均提升率为13.52%,对其伸长率的平均提升率为31.5%。     

原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及强化机理

采用混合盐法制备了TiB_2/Al-7Si复合材料,对复合材料的微观组织进行了观察,并对其力学性能进行了测试.结果表明:原位生成的TiB_2颗粒平均尺寸约400nm,在复合材料中分布均匀;TiB_2颗粒对α-Al和共晶Si都具有显著的细化效果;复合材料的力学性能较其基体有明显的提高;基体晶粒的细化及TiB_2颗粒的弥散分布是复合材料的主要强化机制.     

高硅铝合金粉末的高温空气氧化预处理工艺

通过对铝硅合金粉末采用高温空气氧化预处理,然后进行包套热挤压,制备了Al-12Si共晶及Al-30Si过共晶高硅铝合金材料。利用氧分析仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等分析检测设备,对预处理粉末的氧含量与组织及所制备材料组织进行分析比较。结果表明：铝硅合金粉末氧含量随氧化时间延长而逐渐增加,氧化速度随氧化时间延长而下降;粉末颗粒表面氧含量明显高于颗粒内部的;在相同氧化时间内,Al-30Si粉末氧含量的增加大于Al-12Si的,Al-30Si粉末的氧化速度更快;合金粉末经高温空气氧化预处理后,晶粒出现不同程度的长大,Al-12Si共晶合金的晶粒长大不明显,而Al-30Si过共晶合金晶粒长大十分明显。     

原位观察共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成与扩展的影响

采用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了Al-20%Si合金在拉伸过程中裂纹形成与扩展过程,研究了共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成、扩展的影响。结果发现:随固溶温度升高,Al-20%Si合金共晶硅粒化效果显著。铸态Al-20%Si合金拉伸过程中在针状共晶硅处容易产生裂纹,且裂纹主要在共晶硅之间扩展。经560 ℃固溶6 h,190 ℃时效10 h后,合金中针状共晶硅完全转变为颗粒状,有效降低了裂纹扩展速度,合金的抗拉强度和塑性明显提高。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

工艺参数对触变压铸Al-30Si组织和性能的影响

研究了等温处理工艺和压射速度对触变压铸Al-30Si合金(加入1%的磷盐变质处理)组织和力学性能的影响。结果表明,触变压铸组织和常规铸锭组织相比,初生Si的形貌更加圆整,针状的共晶Si消失,而α-Al的的枝晶被打碎,以弥散的颗粒状分布;在固相率较高时,部分α-Al未熔化,以固相保留下来,形态为球状或近球状。常温下的抗拉强度在620℃保温100min和120min时,都随压射速度的增加呈现出先增大后减小的趋势,前者的最大值出现在6m/s,为226MPa;而后者的最大值出现在4m/s,为230MPa。在630℃保温120min时,抗拉强度随压射速度的增加而逐渐减小。     

铸造ZL101A／SiCp复合材料的研究

采用真空搅拌复合工艺制备了铸造ZL101A／SiC复合材料,研究了变质和细化处理对复合材料组织的影响。结果表明：变质和细化处理铸造 ZL101A／SiC复合材料制备工艺的重要处理措施,可明显改善复合材料的组织。利用透射电镜对AL／SiC界面特征及界面反应进行分析,同时对该复合材料的铸造性能（熔体合金流动性能、线收缩、体收缩和热裂倾向）以及力学和物理性能进行了测试。     

均匀化退火对过共晶Al-17Si合金组织和性能的影响

观察与分析了均匀化退火态的过共晶Al-17Si合金坯料,研究均匀化退火温度、保温时间及冷却方式对合金组织和性能的影响规律.结果表明,经过480 ℃×4 h、随炉冷却均匀化退火热处理后,过共晶Al-17Si合金显微组织中共晶硅由粗针状转变为短棒状或近球状且分布均匀,合金的硬度明显降低,塑性提高.     

硅对Mg2Si/ZM5复合材料组织和性能的影响

在真空感应炉中氩气保护下制备材料，采用OM，SEM，EDAX和XRD及拉伸试验，研究分析了硅对原位反应自生Mg2Si/ZM5复合材料铸态显微组织和性能的影响规律。结果表明，反应添加物Si在ZM5合金中形成了高熔点、高硬度的Mg2Si强化相，明显地提高了材料的室温与高温强度，如Si的质量分数为1.5％时，室温抗拉强度与屈服强度提高幅度分别可达20.1％和61.5％，Si的质量分数为1.0％时，高温抗拉强度与屈服强度提高幅度分别可达14.9％和25.7％；Mg2Si相的形貌随着硅含量的不同而变化，如Si的质量分数为0.5％时，主要生成细小短棒状或片状共晶Mg2Si相，Si的质量分数大于1％时，则出现了粗大块状或汉字状初生Mg2Si相和片状或短棒状的共晶Mg2Si相；由于所生成的Mg2Si相本身是一种脆性相，使得该材料呈现出解理断裂，降低了材料的塑性。     

Copper-Coated Graphene Nanoplatelets-Reinforced Al–Si Alloy Matrix Composites Fabricated by Stir Casting Method

In this study,Cu nanoparticles-coated graphene nanoplatelets(Cu-NPs@GNPs) were synthesized by a simple in situ method with the assistance of Na Cl templates and used for reinforcing Al–10 Si composites through stir casting process.The experimental results showed that the coating of Cu-NPs on the GNPs could compromise the density mismatch between GNPs and metal matrix and eff ectively hinder the float of GNPs during stirring.The reaction of Cu-NPs and Al matrix could protect the structural integrity of GNPs as well as improve the interfacial wettability between GNPs and the matrix,thus promoting the uniform dispersion of GNPs in the composites.As a result,the as-prepared 0.5 wt% Cu-NPs@GNPs/Al–10 Si composite exhibited a tensile strength of 251 MPa(45% higher than the Al–10 Si) with a total elongation of 15%.The strengthening eff ects were mainly attributed to the following three reasons:Firstly,the Cu-NPs coating improved the interfacial bonding between GNPs and Al matrix which promoted the load transfer from the matrix to the GNPs.Secondly,the nanoscale Al 2 Cu formed by the reaction of Cu-NPs and Al matrix played a role in precipitation strengthening.Thirdly,GNPs refined the silicon phases and improved the monolithic performances of the composites.