凝固速率对Mg_2Si/Al复合材料组织和力学性能的影响

在不同凝固速率条件下制备了原位内生Mg_2Si和Si颗粒增强的Mg_2Si/Al复合材料,研究了凝固速率对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着凝固速率增加,初生Mg_2Si和初生Si的颗粒数量增加,多边形初生Mg_2Si趋向转变为四边形形貌,初生Si形貌则无明显变化。随着凝固速率的加快,前者的平均尺寸由30μm变为6μm,后者的平均尺寸由71μm变为21μm。性能测试显示,Mg_2Si/Al复合材料的硬度,抗拉强度和伸长率也都随着凝固速率的提高而有所增长。最佳凝固速率为460℃/s,此时复合材料的硬度、抗拉强度和伸长率分别为169 HV0.2、221 MPa和1.63%。     

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。     

过量Si对Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

研究了过量Si含量对原位自生15Mg2Si/Al复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,随着Si含量的增加,初生Mg2Si的平均尺寸先增大后减小,当Si含量为5%时,初生Mg2Si的尺寸为41μm,而当增加到10%时,初生Mg2Si的尺寸减小到24μm。同时,随着过量Si含量的增加,Al-Mg2Si二元共晶组织逐渐减少,直至基本消失。另外,α-Al也随着Si含量的增加而发生球化,当Si含量为8%时,α-Al的形貌接近球形。随着过量Si含量从0增加到10%,原位自生15Mg2Si/Al复合材料的抗拉强度从172MPa增加到200MPa,伸长率从1.4%提高到3.1%。     

工艺参数对Mg_2Si/Al复合材料显微组织的影响

采用原位反应法在不同工艺参数条件下制备了不同Mg_2Si含量的Mg_2Si/Al基复合材料,通过L_9(3~4)正交方案研究了不同Mg_2Si含量、浇注温度和熔体保温时间对复合材料中初晶Mg_2Si相晶粒尺寸的影响。经极差分析和微观组织分析,能减小Mg_2Si颗粒平均尺寸的最优工艺为:A_3B_2C_2,即10%Mg_2Si含量、保温时间为15 min、浇注温度为765℃,此时初晶Mg_2Si平均尺寸相对较小。     

混合稀土及半固态等温热处理对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过混合稀土变质及半固态等温热处理,分析变质及等温热处理后材料组织与力学性能的变化。结果表明:添加0.8%的混合稀土对Mg2Si起到很好的变质效果,初生Mg2Si的形貌由变质前的粗大十字状变为均匀分布的不规则块状,平均尺寸由变质前的74μm减小至24μm左右;同时,材料的力学性能也显著提升,抗拉强度由变质前的134 MPa提高至187.5 MPa,布氏硬度由HB 74.5提升至HB 89.5左右。最佳的等温热处理工艺为600℃保温90 min,此时,材料中初生Mg2Si转变为近球形,其形状因子为0.93左右,平均尺寸29μm左右。     

Al-P和Al-Ti-B对Mg_2Si/Al复合材料显微组织的影响

研究了Al-3P和Al-5Ti-1B中间合金单独加入以及同时加入时对Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,Al-P和Al-Ti-B中间合金均可对Mg2Si产生较好的细化和变质效果,并且Al-Ti-B对Al-P的细化变质效果有促进作用,初生Mg2Si颗粒形态由枝晶变为多边形,平均颗粒尺寸由100μm以上细化至20μm左右。     

磁场和铸造工艺对Mg_2Si/Al复合材料中Mg_2Si相的影响

研究了脉冲磁场参数和冷却条件对Mg_2Si/Al复合材料中初生Mg_2Si相尺寸、形态及分布的影响。结果表明,在脉冲磁场作用下,初生Mg_2Si相表现为粗化、偏聚及梯度分布。在多数试验条件下,初生Mg_2Si相沿试样心部到边部体积分数总体上逐渐增加,可制备初生Mg_2Si相呈连续变化的梯度材料;当脉冲电压为100V,脉冲频率为10Hz或模具温度为400℃时,试样中心区域基本不含初生Mg_2Si相,Mg_2Si相主要分布在试样边部,可制备表面增强自生梯度复合材料。在0~300V范围内,随着脉冲电压增加,初生Mg_2Si相的尺寸先增大后减小,转折点为200V;当浇注温度在670~760℃范围内或模具温度在200~600℃范围内,随着浇注温度的增加或模具温度的降低,初生Mg_2Si相的尺寸逐渐减小。     

超声波搅拌功率对原位自生Mg_2Si/Al基复合材料凝固组织和力学性能的影响

采用超声波搅拌方法制备了原位自生Mg_2Si/Al基复合材料,研究了超声波功率对复合材料凝固组织和力学性能的影响。结果表明:超声波搅拌不但能够细化初生Mg_2Si颗粒,改变凝固组织形貌,而且具有除气除杂功能,二者共同提高了Mg_2Si/Al基复合材料的力学性能。在本实验条件下:超声波功率为150 W时,Mg_2Si/Al基复合材料抗拉强度最高,为178 MPa;而伸长率则在超声波功率为100 W时最好,为4.94%。     

La对原位自生Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al复合材料,研究了稀土La处理的Mg2Si/Al基复合材料的组织形貌和力学性能。结果表明,稀土La对Mg2Si/Al复合材料的凝固组织有影响;添加稀土处理的Mg2Si/Al基复合材料中的Mg2Si颗粒变得更加细小,La与Al相互作用形成Al11La3相可阻止Mg2Si相长大;添加La之后,铸态Mg2Si/Al基复合材料的力学性能得到改善,其抗拉强度和伸长率分别为108 MPa和2.56%。     

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。     

Si含量对原位内生Mg_2Si/Mg-9Al复合材料组织及力学性能的影响

利用原位内生法制备了不同Si含量(0.4wt%,0.7wt%,0.9wt%,1.4wt%,2.1wt%)的Mg2Si/Mg-9Al复合材料。采用OM、XRD、EDS、SEM及电子拉伸试验机等设备研究了该复合材料的铸态组织特征及力学性能。结果表明:Si的添加对α-Mg基体晶粒有细化作用,对β-Mg17Al12相影响不大,但对Mg2Si相的形态、数量影响较大。随Si含量增加,α-Mg基体晶粒略有减小,当Si含量为0.9wt%时,晶粒达到最小;Mg2Si相主要出现在α-Mg基体晶粒内部,形态由小块状演变为条状、块状、汉字状直至多角状,其数量则随Si含量的增加而增加。Mg-9Al-x Si的抗拉强度和伸长率呈先升后降的趋势。     

热处理与锻造对原位Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用原位合法制备了4wt%Mg_2Si/Al复合材料,研究了超塑性预处理Mg_2Si对该复合材料组织和性能的影响。利用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜等分析了该复合材料的物相和显微组织,并通过常温拉伸试验测试了其力学性能。结果表明:4wt%Mg_2Si/Al复合材料经超塑性预处理后,Mg_2Si形貌有了明显变化,由原来粗大的汉字状转变球状颗粒,尺寸由10μm减小到4μm;组织偏析现象和不平衡组织都得到极大改善。预处理后该复合材料的伸长率达到11.5%,比未预处理的材料提高了100%,塑性极大提高。     

热处理与锻造对原位Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用原位合法制备了4wt%Mg2Si/Al复合材料,研究了超塑性预处理Mg2Si对该复合材料组织和性能的影响。利用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜等分析了该复合材料的物相和显微组织,并通过常温拉伸试验测试了其力学性能。结果表明:4wt%Mg2Si/Al复合材料经超塑性预处理后,Mg2Si形貌有了明显变化,由原来粗大的汉字状转变球状颗粒,尺寸由10μm减小到4μm;组织偏析现象和不平衡组织都得到极大改善。预处理后该复合材料的伸长率达到11.5%,比未预处理的材料提高了100%,塑性极大提高。     

原位自生Mg_2Si/Al复合材料的组织与性能研究

研究了混合RE变质,混合RE+P变质以及熔体过热对18Mg2Si/Al复合材料组织与性能的影响。结果表明,未变质条件下,18Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si为粗大的多角状或树枝状,平均晶粒尺寸为65.3μm,而且尺寸分布不均匀。经过3种不同的方法处理后,复合材料中初生Mg2Si得到了不同程度的细化,其中混合RE+P复合变质使初生Mg2Si尺寸达到15μm,共晶Mg2Si呈颗粒状。过热处理后初生Mg2Si达到了13μm,共晶Mg2Si呈絮状。原位自生18Mg2Si/Al复合材料的抗拉强度和伸长率得到了不同程度的提高。     

Mg_2Si/Al复合材料制备技术研究现状

Mg2Si/Al复合材料具有较多的优点,有着广泛的应用前景。探讨了Mg2Si/Al复合材料的制备技术,总结了各种技术的优缺点,得出了适合大规模工业化的制备方法。     

原位Mg2 Si/Al复合材料半固态组织的形成与演变

研究了P对原位Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,利用等温热处理的方法成功地得到了基体与增强体双相球化的半固态球状组织,探讨了球化机理.结果表明,P孕育变质后,铸态组织中Mg2Si增强相由粗大的枝晶转变为细小的块状,经过等温热处理后的半固态组织,增强相分布均匀、尺寸细小,均表现为规则的球形,而α-AI的形貌也变得较为圆整.此外,随着热处理保温时间的增加,Mg2Si尺寸没有明显的变化,相反,α-Al的尺寸却有明显的增加.     

原位Mg2Si/Al复合材料的变质与半固态组织演变

研究了Sr对原位Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并利用等温热处理的方法成功地得到了半固态球状组织。其结果显示,Sr加入后能够改变初生Mg2Si的树枝晶形貌,随着Sr含量的增加,其形貌逐渐由多边形状变为块状,经过等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相同时被球化,并简要地讨论了球化机理。     

变质和细化工艺对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过添加稀土Ho、P、混合稀土、Ca对Mg2Si相进行变质(细化)处理,观察变质(细化)前后材料的组织与力学性能变化,确定合适的变质(细化)剂。结果表明:经不同变质剂变质处理后,材料中初生Mg2Si相尺寸都有所减小,变质效果依次为:稀土Ho变质P和混合稀土复合变质P或混合稀土单一变质Ca细化。经稀土Ho变质处理后,初生Mg2Si相转变为不规则的块状或长棒状,共晶Mg2Si变成纤维状,聚集在初生Mg2Si相周围,初生Mg2Si相尺寸达到16μm左右;经稀土Ho处理后,该合金的力学性能有所提升,抗拉强度提升至180 MPa以上,硬度提升至84HB以上。     

热处理对Mg_2Si/Al-Si复合材料组织及性能的影响

采用磷、镧复合变质的方法制备了Mg2Si/Al-Si复合材料,并研究了T6热处理对复合材料组织及性能的影响。结果表明:经T6热处理后,复合材料中的Mg2Si、共晶硅均得到一定程度的粒化;在研究范围内,复合材料的硬度和耐磨性能随固溶温度的增加而单调降低,随时效温度的增加而单调上升。经500℃×10h+175℃×10h热处理后,复合材料的硬度和耐磨性能比未热处理时分别提高了21.76%和60.3%。     

燃烧合成Al/Mg_2Si复合材料的热力学分析

通过计算Al-Mg-Si体系的自由焓及绝热温度,对Al-Mg-Si体系反应中可能发生的反应进行了预测。结果表明,Al-Mg-S体系在自蔓延反应条件下,只有Mg-Si之间能发生反应,当反应体系中有O2存在时,有MgO生成,Al不能参与反应。通过实验成功地制备了Al/Mg2Si复合材料,并验证了热力学分析结果。