电磁搅拌过共晶(Mg2Si)20Al80合金的显微组织

研究了电磁搅拌对(Mg2Si)20Al80合金铸态组织的影响.结果表明在常规铸造条件下, (Mg2Si)20Al80过共晶合金中初生Mg2Si为粗大的多角形块状.经过电磁搅拌初生Mg2Si得到明显细化,并成为棱角圆滑的块状或球团状,且随励磁电流的增大,初生Mg2Si越细小、圆整.但励磁电流增大到一定值后初生Mg2Si晶粒反而变得粗大,最佳搅拌的励磁电流为15-19A.电磁搅拌下的磷变质使初生Mg2Si的细化和粗化处于动态之中.     

熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

不同搅拌条件下过共晶Al-Mg-Si熔体中原位结晶强化相的析出行为

选用纯铝、结晶硅、Al-50%Mg中间合金配制过共晶Al-Mg-Si熔体,熔体在无搅拌、电磁搅拌2种条件下在石墨模具中铸态成型.Mg2Si相在凝固过程中原位析出为铝基体的颗粒强化相,其理论质量分数为20%,制得Mg2Si颗粒增强铝基原位复合材料.金相和SEM检测结果显示,无搅拌试样中初晶Mg2Si尺寸20～40 μm,呈块状,在基体中分布弥散均匀;共晶Mg2Si呈枝杈状;搅拌试样中块状初晶Mg2Si尺寸增大,并呈明显的"中心少、边缘多"的偏析,具有表面强化的效果,共晶Mg2Si呈手指纹状.结果认为,无论是初晶还是共晶Mg2Si相都会受到凝固条件的影响.如果要制备均质Al-Mg2Si复合材料,宜选用铸态;如果要制备表面强化的Al-Mg2Si复合材料,宜选用适当强度的电磁搅拌成型.     

电磁搅拌对半固态Al-20%Mg2Si合金组织的影响

研究了Al-20%Mg2Si过共晶合金在不同搅拌电压下凝固时的凝固组织变化,并对其进行了布氏硬度的测量。结果表明:Al-20%Mg2Si过共晶合金在电磁搅拌下出现了非搅拌凝固中所没有的-αAl相晶粒,初生Mg2Si呈簇状分布在基体上,且随着搅拌电压的升高,α-Al相晶粒尺寸减小,Mg2Si团簇尺寸增大;而且电磁搅拌下,Al-20%Mg2Si过共晶合金的硬度随搅拌电压增加而增加。     

旋转磁场对Al-7Si-8.9Mg_2Si复合材料凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在旋转磁场作用下Al-7Si-8.9Mg2Si复合材料的凝固组织特征。结果表明,合金凝固组织经过电磁搅拌后初生Mg2Si相明显细化,仅在近液态和半固态施加旋转磁场使得二元共晶Mg2Si的形状变化很小,在凝固全程施加旋转磁场反而使得组织粗化。在半固态施加旋转磁场能有效细化Al-7Si-8.9Mg2Si复合材料凝固组织中初生Mg2Si和共晶Mg2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。     

电磁搅拌对过共晶Al—Si合金初生Si分布的影响

系统研究了电磁搅拌下过共晶Al-Si合金初生Si的偏析规律，实验表明，虽然电磁搅拌引起过共晶Al-Si合金中初生Si的显著细化和圆整化，但常会使坯料表面出现初生Si偏析层，合金中Si含量越大，初生Si偏析层越厚，提高电磁摘抄功率、降低合金熔体冷却速率都会减小或消除初生Si偏析层；在电磁摘抄条件下，坯料表面产生初生Si偏析层的主要原因是固－液界面处的温度梯度过大和存在一层流附面层。     

Microstructural Characteristics of Mg2Si/Al Composite under Different Superheat and Electromagnetic Stirring

在不同的过热度和电磁搅拌下制备了5%Mg2Si(质量分数)颗粒增强亚共晶Al-Si基复合材料,并研究了浇注温度(过热度)和电磁搅拌对初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团和共晶Mg2Si形貌和尺寸大小的影响。结果表明,低过热度与电磁搅拌结合的工艺不仅能够细化初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团的尺寸,促进它们非枝晶组织的形成,而且还细化了共晶Mg2Si,改变了(α-Al+Mg2Si)两元共晶的形核方式,从普通铸造条件下在初生α-Al上形核转变为低过热度与电磁搅拌下的初生α-Al晶间形核。     

稀土元素Nd对过共晶Mg-Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用

利用光学显微镜、扫描电镜及XRD物相分析研究稀土元素Nd对过共晶Mg-3%Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用与机理。结果表明：随着Nd含量的增加,初生Mg 2 Si粒子的形貌由粗大的树枝状转变为细小的多面体状。当Nd含量增至1.0%时,初生Mg 2 Si粒子被完全细化,尺寸约为10μm。然而,随着Nd含量的进一步增加,初生Mg 2 Si粒子反而又出现了粗化的现象。其变质机理主要是Nd元素富集于初生Mg 2 Si相的生长表面并抑制其优先生长晶向的生长,即中毒效应。当Nd含量超过3.0%时,初生Mg 2 Si粒子中的白色粒子由NdMg 2相转变为NdSi和NdSi 2化合物。因此,适量的Nd元素可以有效地细化初生Mg 2 Si粒子。     

脉冲磁场对Al-12.5Mg-6.7Si合金中Mg2Si相的影响

研究了脉冲磁场下不同励磁电流和脉冲频率对Al-12.5Mg-6.7Si合金中Mg2Si组织的影响,通过扫描电镜(SEM)对组织进行了分析并进行了硬度测试。结果表明,随着励磁电流和脉冲频率的增加,组织中的初生Mg2Si和共晶Mg2Si相得到细化,与重力场时相比,初生Mg2Si的晶粒尺寸减小了36%,硬度也有所提高。但当频率超过2Hz时,会导致初生Mg2Si明显粗化,共晶Mg2Si由蠕点状变成针状,硬度也有所下降。励磁电流为15~18A,脉冲频率为1~2Hz的脉冲磁场可以显著改善Al-12.5Mg-6.7Si合金的显微组织和性能。     

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。     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

金属间化合物Mg2Si研究进展

对金属闯化合物Mg2Si的研究进展进行了综述，重点对Mg2Si的性质及其基础研究和Mg2Si的应用研究现状进行了论述。研究表明：虽然在Mg2Si热电性能方面的研究取得了很多突破，但它的热电转换效率仍然偏低；在结构材料的应用研究方面，Mg2Si除了和更具优势的材料复合提高其韧性和高温性能以外，另一个值得研究的方向就是将Mg2Si熔覆或喷涂在其他合金的表面，如Al、Mg合金等。另外熔体浸渗也是一种非常有希望改善Mg2Si脆性的方法。     

超声波对原位Mg_2Si／Al复合材料中初生Mg_2Si形态的影晌

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位Mg2Si／A1复合材料中初生Mg_2Si形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg_2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg_2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg_2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

Sb对原位Mg2Si/Mg复合材料组织的影响

利用Mg-Si二元合金结晶的特点，在普通重力铸造的条件下，制备了原位Mg2Si／Mg复合材料，着重研究了Sb对复合材料中Mg2Si增强相形态的影响。结果表明，在Mg-10Si合金中，加入质量分数为0．8％Sb，不仅促进Mg2Si的均匀形核，而且Sb偏析于Mg2Si的界面上，阻止了Mg2Si的进一步长大。原位Mg2Si的形态由粗大的树枝状转变成均匀分布的颗粒状，形成了较理想的Mg2Si颗粒增强Mg基复合材料的组织。     

电场激活合成Mg2Si的热电性能研究

用Mg粉和Si粉通过电场激活加压辅助法（Field-activated and Pressure-assisted Synthesis,FAPAS）,在1073 K、50 MPa条件下快速实现了Mg2Si块体热电材料的一步法合成与致密化;合成过程反应物反应完全,产物的XRD曲线的Mg2Si峰型尖锐,占产物含量的99.5%。合成样品的Seebeck系数、电导率、功率因子分别在562K、773 K、600 K时达到最大值,分别为445μVK-1、54.4 Scm^-1、4.35 W/cmK^2。通过对比多种方法合成的Mg2Si热电材料的热电性能发现,FAPASA样品的功率因子比其它方法具有明显的优势。     

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

Centrifugal casting processes of manufacturing in situ functionally gradient composite materials of Al-19Si-5Mg alloy

Cylindrical components of in situ functionally gradient composite materials of Al-19Si-5Mg alloy were manufactured by centrifugal casting. Microstructure characteristics of the manufactured components were observed and the effects of the used process factors on these character-istics were analyzed. The results of observations shows that, in thickness, the components possess microstructures accumulating lots of Mg2Si particles and a portion of primary silicon particles in the inner layer, a little Mg2Si and primary silicon particles in the outer layer, and without any Mg2Si and primary silicon particle in the middle layer. The results of the analysis indicate that the rotation rate of centrifugal casting, mould temperature, and melt pouring temperature have evidently affected the accumulation of the second phase particles. Also, the higher the centrifugal rotation rate, mould temperature, and melt pouring temperature are, the more evident in the inner layer the degree of accumulation of Mg2Si and primary silicon particles is.     

Sb变质对Mg_2Si/AM60镁基复合材料组织及性能的影响

研究了Sb对Mg2Si增强相及基体组织的细化效果及机理。结果表明,Sb加入可生成Mg3Sb2,Mg3Sb2能够作为Mg2Si的异质核心,使得Mg2Si由汉字状变成颗粒状,并弥散地分布。同时,基体组织也得到细化,改善了合金的力学性能。加入0.8%的Sb后,合金的抗拉强度提高了12.2%。