Er对过共晶Al-Si合金变质工艺的优化

研究了Er对Al-20Si合金的变质工艺的优化,设计了Er含量、变质温度和变质时间3因素4水平的正交试验,确定了最佳工艺参数,并分析了单因素对Al-20Si合金微观组织和抗压强度的影响。结果表明,随着变质温度、变质时间及Er含量的增加,初晶Si尺寸由大变小,后趋于不变,共晶Si由针状转变为短棒状再变为针状,抗压强度先增大后减小。当变质温度为730℃、变质时间为25min,Er含量为0.8%时,Al-20Si合金初晶Si尺寸最小,约为50μm,共晶Si为短棒状,抗压强度达到最大值492.6 MPa。     

过共晶Al-28wt％Si活塞合金复合变质剂的成分优化

采用正交试验方法对过共晶Al-28wt％Si活塞合金进行P-RE-Sr复合变质处理,运用极差和回归分析,研究了P、RE、Sr添加量对合金热处理态力学性能的影响.结果表明,合金室温及高温抗拉强度与P、RE、Sr添加量均呈二次曲线对应关系,经成分优化后的P-RE-Sr复合变质剂可使合金室温抗拉强度达到217.034 MPa以上,高温抗拉强度达到122.839MPa以上.     

高硅铝合金初晶硅变质效果的热分析研究

利用新开发的热分析技术研究了Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.5Mn合金的初晶Si变质效果.通过对不同的P变质剂加入量和保温时间下的热分析曲线和金相组织的分析表明,随着P加入量的增加(≤0.08%),初晶Si平均晶粒尺寸减小,初晶生长温度死及其差值△TG不断增大;在变质处理后不同的保温时间下平均晶粒尺寸及△TG都变化不大.初晶生长温度差值△TG与平均晶粒尺寸具有很好的对应关系,△TG可以作为初晶Si变质效果的评判依据.     

高强度高耐磨性铝硅合金的实验研究

制备了一种新型的高强度耐磨铝硅合金。采用自制的含有P、RE、Bi等多种元素的SX-1号双相变质剂对该合金进行变质处理。变质处理后,初晶Si和共晶Si平均尺寸在20μm以下;变质处理3 h后初晶硅平均尺寸一般在30μm左右,第四次重熔后初晶硅平均尺寸一般在40μm左右。经变质处理和T6热处理后,抗拉强度为249 MPa,伸长率为4.27%,硬度为108 HB,其耐磨性高于ZL109合金。试验结果表明,这种合金具有比共晶、亚共晶型铝硅合金更好的室温力学性能,又具有过共晶型铝硅合金耐磨、耐蚀、高温性能好等优点,具有广阔的应用前景。     

Al-3P变质Al-Si合金的组织与力学性能（英文）

在740℃下采用Al-3P作为变质剂对Al-Si合金进行变质处理。利用光学显微镜、Image Pro Plus 6.0软件、扫描电镜和万能电子试验机研究硅含量(7、8、9、10和11,质量分数,%)及变质剂Al-3P加入量(0、0.1、0.3、0.6、1.0和1.5,质量分数,%)对合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明,当变质剂加入量为0.6%时,随着硅含量的增加,变质Al-Si合金中初晶α(Al)相的面积分数增加较多,这一结果可以通过Al-3P的变质引起非平衡共晶点的变化来解释。当合金中硅含量一定(Al-10Si)时,随着变质剂加入量的增加,Al-10Si合金中初晶α(Al)相面积分数先增加后减少。当添加0.6%Al-3P中间合金时,初晶α(Al)相的面积分数达到最大值。与未变质的Al-10Si合金相比,当加入0.6%Al-3P中间合金进行变质处理后,合金的抗拉强度和伸长率分别提高了2.3%和47.0%,拉伸断口呈现出明显的韧性断裂特征。     

过共晶Al -28wt.％Si活塞合金复合变质剂的成分优化

采用正交试验方法对过共晶Al - 28wt.％Si活塞合金进行P- RE -Sr复合变质处理,运用极差和回归分析研究了P、RE、Sr添加量时合金热处理态力学性能的影响.结果表明,合金室温及高温抗拉强度与P、RE、Sr添加量均呈二次曲线对应关系,经成分优化后的P - RE - Sr复合变质剂可使合金室温抗拉强度达到217.034MPa以上,高温抗拉强度达到122.839MPa以上.     

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织性能的影响

以过共晶Al-Si合金为研究对象，分析了P＋RE变质对合金组织及力学性能的影响，并分析探讨了其强化机制。结果表明，变质后合金组织中粗大块状、条状的初晶Si尺寸明显细化，粗大针状的共晶Si变为纤维状或短杆状，合金的力学性能提高。当P含量为0．08％和RE含量为0．6％时，其室温和高温力学性能最好，室温抗拉强度从未变质的236．2MPa提高到287．6MPa，高温抗拉强度从142．5MPa提高到210MPa，分别提高了22％和47％；伸长率分别提高了57％和42％。初晶Si的变质以AIP异质形核作用机理为主，共晶Si以RE吸附产生孪晶为变质机制。     

Sr、RE、P三元复合变质处理Al-20Si合金的工艺优化

运用正交实验法分析了Sr、RE、P变质处理工艺参数对Al-20Si过共晶铝硅合金凝固组织的影响。结果表明:Sr、RE、P三元复合变质处理对Al-20Si铝硅合金凝固组织的初生硅和共晶硅均有一定的影响。对初生硅平均尺寸而言,RE变质处理影响最大,P变质处理次之,Sr变质影响最小。初生硅平均尺寸最小的工艺参数为:Al-10Sr中间合金添加量0.6%、Al-10RE中间合金添加量9%、Al-3.5P中间合金添加量0.5%。     

B对过共晶Al-Si合金初晶Si的细化作用

研究了B对过共晶Al-20Si合金中初晶Si的细化作用。结果表明,B对过共晶Al-Si合金初晶Si有较好的变质效果。初晶Si的尺寸先随B含量的增加而减小,当B的添加量为0.065%时达到最佳的细化效果,之后初晶硅的尺寸开始随B含量的增加而增大。     

压铸条件下过共晶铝硅合金P变质的必要性

在铝合金铸件生产过程中,Al-P中间合金变质处理和压力铸造工艺都能够使过共晶铝硅合金中的初晶硅晶粒细化.探讨Al-P中间合金变质处理,分别在压铸工艺条件下和普通金属型条件下,对过共晶Al-15Si合金组织的不同影响.试验表明:与金属型条件下未经过Al-P变质的Al-15Si合金组织相比:压铸工艺条件下未经过Al-P变质的合金,初晶Si尺寸减小50%左右;同一压铸工艺条件下经过Al-P变质后的合金,初晶Si尺寸减小75%以上.在相同的压铸工艺条件下,Al-P变质后Al-15Si合金初晶Si尺寸,比未经过Al-P变质的Al-15Si合金初晶Si尺寸减小40%左右.论证了在Al-Si系过共晶铝合金压铸件生产过程中,Al-P中间合金进行变质处理的必要性.     

Cu含量对铝合金活塞材料组织和性能的影响

采用电阻炉在780~820℃下冶炼纯度为99.85%的工业纯铝等原料,加入中间合金变质得到一定成分配比的活塞硅铝合金。改变合金中铜的含量制成相应试样,观察其显微组织随铜含量的变化,测试了试样在室温和300℃高温下的抗拉强度。结果表明:当合金中含Cu量从0%增加到1.0%、2.5%时,含Ni相由块状Al3Ni相依次变化为条带状Al3CuNi相、骨骼状的Al7Cu4Ni相;随Cu含量增加,合金的室温和300℃高温抗拉强度逐步增加。     

Sc对Al-Zn-Mg-Cu系铸造铝合金组织与性能的影响

研究了添加x％Sc (x=0.15,0.30,0.45)对Al-6.0Zn-2.8Mg-1.9Cu试验铝合金金属型铸造组织和室温及200～300℃高温力学性能的影响.研究表明,Sc可以有效改变合金基体α(Al)相的尺寸和形态,并对合金共晶组织有明显的变质作用,同时可以有效去除合金组织中的Al7Cu2Fe含铁相,从而提高试验合金的室温抗拉强度.当Sc添加量为0.45％时,合金的室温抗拉强度最高可达510MPa.但Sc对合金的室温塑性影响不大.当Sc添加量为0.30％时,合金的高温瞬时抗拉强度明显提高.     

压铸条件下过共晶铝硅合金P变质的必要性

在铝合金压铸生产过程中,Al-P中间合金变质处理和压力铸造工艺都能够使过共晶铝硅合金中的初晶硅晶粒细化.探讨Al-P中间合金变质处理,分别在压铸工艺条件下和普通金属型条件下,对过共晶Al-15Si合金组织的不同影响.试验表明,压铸条件下未经Al-P变质的和经Al-P变质的Al-15Si合金与金属型条件下未经Al-P变质的Al-15Si相比,初晶Si尺寸分别减小50%和75%左右;在相同的压铸工艺条件下,Al-P变质后Al-15Si合金初晶Si尺寸,比未经过Al-P变质的Al-15Si合金初晶Si尺寸减小40%左右.论证了在Al-Si系过共晶铝合金压铸件生产过程中,Al-P中间合金进行变质处理的必要性.     

Al-8Ti-2C对Al-P中间合金变质效果的促进作用

研究了自制Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si的变质作用，发现该Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si合金都具有优良的变质效果。同时还发现，当铝合金熔体中加入Al-8Ti-2C中间合金时，Al-P中间合金对两类Al-Si合金的变质效果会增强。当Al-24Si合金中TiC含量为0．03％(以Al-8Ti-2C中间合金方式)时，初晶Si的平均尺寸由原来的47μm细化为41μm，最大尺寸由原来的75μm降为55μm；加入Al-P中间合金和TiC颗粒50min后，就可以出现变质效果，时间再延长，变质效果也不会有更大的提高。当Al-12Si合金中TiC含量为0．03％时，初晶Si的平均尺寸由原来的50μm变为30μm。     

Al-3P和Al-5Ti复合变质共晶铝硅合金的组织与性能

采用Al-3P和0.2 mass％Al-5Ti对共晶铝硅合金进行复合变质处理,并对复合变质前后共晶铝硅合金的显微组织和力学性能进行了分析和测试.结果 表明,Al-3P加入量和变质处理温度对共晶铝硅合金的显微组织和力学性能有明显影响.在700℃下采用0.6 mass％ Al-3P和0.2 mass％Al-5Ti对共晶铝硅合金进行复合变质处理时,α-Al相体积分数可达到55％,初生α-Al相呈细小枝晶状,硅相呈细小颗粒状.与0.2 mass％Al-5Ti变质处理合金相比,复合变质处理后共晶铝硅合金的抗拉强度和伸长率分别提高28.3％和56.7％,综合力学性能得到明显提高,且其拉伸断口呈现明显的韧性断裂.     

Al-Si合金力学行为对Si相形貌敏感性的差异

采用宏观硬度、力学拉伸、室温及高温摩擦磨损、扫描电镜等测试分析方法,研究Al-Si合金经不同变质处理使Si相形貌不同时,各项力学性能的变化情况。结果表明:近共晶Al-13Si合金经Sr变质处理后拉伸性能优于P变质处理,拉伸强度相比提高23%,室温耐磨性也较P变质的好;但高温耐磨性相反,P变质处理后合金高温摩擦因数曲线变化更加平稳;两种变质处理后合金硬度值均在62~65HBW之间,表明硬度对Si相形貌变化不敏感。过共晶Al-25Si合金经Al-P合金细化处理后,拉伸强度提高53%;室温磨损量降低,尤其是高载荷条件下,高温摩擦因数曲线变化更稳定,室温和高温耐磨性均得到明显改善;但硬度值仍保持在77HBW左右不变。     

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。     

变质处理和快速冷却对Al-27Si合金初晶硅细化的研究

采用添加变质剂和快速冷却相结合的方法,改善Al-27Si合金初晶硅的形貌和尺寸,并借助光学显微镜OM、分析软件Image Plus对初晶硅的尺寸、形貌、圆整度、粒度分布等进行了统计和分析。结果表明,细化Al-27Si合金初晶硅尺寸效果较好的变质处理和快速冷却的工艺为:变质剂添加量0.09%,变质温度880℃,变质时间30 min,型腔内径准10 mm的冷却模具。同时得到对初晶硅尺寸的影响因素,由大到小的顺序是:变质剂的添加量>冷却速度=变质时间>变质温度。     

Mg及Mn元素对Al-Si合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜等手段对Mg和Mn复合变质处理后的过共晶Al-Si合金显微组织及形貌进行观察。结果表明:随着Si含量的增加,Al-Si合金中有粗大的不规则板条状的初生硅和长条状的共晶硅生成,且随Si含量的增加,合金的抗拉强度呈下降趋势,布氏硬度则逐渐增加;在Al-20Si合金中添加0.9%Mg后,合金中的初生硅和共晶硅得到明显细化,合金的力学性能提高;0.9Mg-xMn的加入可同时变质Al-20Si合金的初生硅和共晶硅,初生硅的形状由星形和不规则形状变为块状,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;0.9Mg-0.5Mn复合加入后,合金的铸态抗拉强度最高,达到了210 MPa,较Al-20Si和Al-20Si-0.9Mg合金分别提高64%和37%;热处理以后的抗拉强度达到345 MPa,较铸态的提高64%。     

混合稀土、磷、锶对Al-24%Si活塞合金的变质处理

采用混合稀土（RE）、磷、锶对过共晶Al-24％Si活塞合金进行单一、二元、三元变质处理,得到了变质效果优良的P＋RE＋Sr三元复合变质剂。结果表明,在P＋RE＋Sr三元复合变质的条件下,合金中初晶硅的尺寸仅10～15μm,呈团球化均匀分布;共晶硅尺寸细小,呈蠕球杆状均匀弥散分布;Al-24％Si活塞合金的强度、硬度、耐磨性和热膨胀系数等力学、物理性能均能够满足活塞在高温、高压、高速工况下对合金使用性能的要求。