波浪形流动与冷却过程中Al-18Si-xFe合金的组织形成机理

以细化Al-18Si-xFe合金中强化相为目的,提出了一种波浪形倾倾斜板流变铸造(WSP)制备过共晶Al-18Si-xFe合金的方法,并对合金在波浪形流动与冷却过程中的组织形成机理进行了研究。结果表明,采用WSP流变铸造可以明显改善Al-18Si与Al-18Si-5Fe合金中初生Si、Al18Si10Fe5和Al8Si2Fe相的形貌。随着浇注温度降低和倾倾斜板冷却作用的加强,各相趋于细化和球化。WSP流变铸造过程中合金组织的形成源于3种机制的作用:结晶雨带来的晶核增殖,倾倾斜板强冷却作用下抑制晶体生长和流动剪切作用下的晶体破碎。     

微量元素Sc和Zr对过共晶Al-5%Fe合金组织和性能的影响

二元过共晶Al-5%Fe合金中的初生Al3Fe相为粗大的针片状。微量元素Sc和Zr加入到过共晶Al-5%Fe合金中,合金的初生Al3Fe相形貌发生显著变化。其细化作用在Sc、Zr加入量分别为0.3%和0.1%时效果较好,合金的初生Al3Fe相转变为细小的针状、粒状和花朵状。合金的抗拉强度达到266.8 MPa,提高了119.8%。讨论了Sc、Zr联合添加对过共晶Al-5%Fe合金初生Al3Fe相的作用机理。     

Al-5%Fe合金的悬浮铸造

研究了悬浮铸造工艺对Al-5%Fe合金中的初生Al3Fe相形貌的影响。实验表明,采用Al-10%Fe混合粉末、Al-20%Fe混合粉末作为悬浮剂可以在一定程度上细化合金的铸态组织：未加悬浮剂时,合金中的组织为粗大的针状和花朵状;加入悬浮剂后,组织演变为较短小的针状、短杆状和颗粒状。     

Al-10%Mg中间合金细化Al-5%Fe合金的研究

通过改变Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间,研究了过共晶Al-5%Fe合金微观组织形态及力学性能.试验表明,在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间为90 min时,细化效果仍较好,Al-5%Fe合金中初生Al3Fe相由粗大板条状变为花朵状和颗粒状,尺寸明显减小,材料的强度和塑性明显提高.     

超声熔体处理Al-7%Si合金坯料的半固态铸造

由于从循环利用的废料中不断累积增加Fe元素等杂质元素,所以铸造铝合金零部件高性能的要求往往很难实现。要求合金中粗大板条状的含铁化合物β-Al5FeSi在不使用变质剂和昂贵的纯铝锭条件下转变成无害的形貌结构。在凝固过程中通过利用超声振动来检测分析其对具有不同铁含量的Al-7%Si合金坯料的显微组织的变质效果。在感应加热至半固态温度583℃后,立即对超声熔体处理的坯料进行触变铸造,然后对触变铸造的铸件进行微观组织和拉伸性能检测分析。在触变铸造时,要求球形的初生α-Al相充填合金组织中的微小孔洞中,以便首先确定在坯料中通过超声熔体处理使合金显微组织产生变质效果。在605~630℃温度范围内进行超声熔体处理时,初生α-Al相从树枝状晶转变为细小的圆球形形貌。与未进行超声熔体处理的坯料相比,坯料超声熔体处理后合金中的粗大板条状β-Al5FeSi化合物相变得明显细小。升至583℃后进行半固态铸造不会明显改变β-Al5FeSi化合物的尺寸大小,可是却会使初生α-Al相的形貌变得更圆整,这有利于触变铸造。经预先加热的坯料进行触变铸造后,由于低的铸造温度,产生了快速凝固效果,使得合金中的共晶硅层片变得特别细小。在对超声熔体处理的坯料进行触变铸造时,具有不同铁含量的触变试样的抗拉强度变化并不大,即使合金含铁量达到2%。然而,用未处理的Al-7%Si-2%Fe合金坯料进行触变铸造时,其强度较差,仅为80 MPa,而用超声熔体处理的同种合金坯料,其抗拉强度达180 MPa。用超声熔体处理的不同含铁量的Al-7%Si合金坯料进行触变铸造时,其伸长率也提高了约一倍,例如触变铸造超声熔体处理的Al-7%Si-0.5%Fe合金坯料时,试样的伸长率为11%,而未进行超声熔体处理的同种合金触变铸造试件,其伸长率只有5%。     

过滤对高杂质含量的Al-12％Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30％Si粗合金配制的Al-12％Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响.结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金.     

流变铸造Al-16Si-4Cu-0.5Mg合金的干摩擦行为（英文）

采用干滑动摩擦测试和微观刮痕测试研究流变铸造Al-16Si-4Cu-0.5Mg合金的干摩擦行为。通过光学显微镜、扫描电镜对合金显微组织、微观刮痕沟槽、宏观磨痕、磨面以及磨削进行观察分析。显微组织分析显示,经过流变处理,合金初生硅得到细化并更为圆整,共晶组织分布更为均匀,骨骼状的Al Fe Mn Si相得到破碎细化。微观刮痕测试显示,合金显微组织的细化提高了耐磨性能。干滑动摩擦测试表明,相比传统铸造,流变处理后合金耐磨性能得到明显的提高。微缓摩擦条件下,磨损以磨粒磨损为主。强摩擦条件下,表面氧化和粘着磨损为合金磨损失效机制。     

Al-0.8Mg-1.0Si-0.7Mn合金均匀化热处理工艺

采用光学显微镜、差热分析、扫描电镜、能谱分析,研究了Al-0. 8Mg-1. 0Si-0. 7Mn合金的铸态组织以及铸锭经不同均匀化制度处理后的微观组织。结果表明,试验合金的铸态组织中主要存在Mg2Si相和Al(Fe Mn) Si相,同时存在少量的Al Cu MgSi相和Al Mn相;铸锭过烧温度为589℃;铸锭经560℃保温24 h均匀化处理后,组织中Mg2Si相回溶充分,含Fe相发生了球化,同时在均匀化过程中析出了一种含Mn相。工业化生产条件下,宜采用560℃保温24 h的均匀化处理工艺。     

形变热处理对Al-Si-Mg铸造合金组织与性能的影响

通过Brinell硬度和拉伸测试以及OM,SEM和TEM的组织观察,研究了形变热处理对Al-12.0%Si-0.2%Mg合金组织与力学性能的影响.结果表明,通过形变热处理可以显著提高试验合金的硬度、强度及伸长率.该合金经500 ℃热挤压、(535±5)℃固溶、160 ℃时效12 h处理后Brinell硬度可达85.7 HBS,抗拉强度为256.3 MPa,伸长率为15.0%.热挤压过程加速共晶Si相发生碎断与球化,细小的Si颗粒分布均匀,结合强化相在时效过程中弥散析出,导致形变热处理条件下合金的强度及伸长率同时提高.SEM和TEM观察显示,合金在热挤压过程中发生了基体Al的再结晶及Si和Mg2Si相的析出.     

交流磁场对过共晶Al-Fe合金初生相的影响

利用XRD和OM研究了交流磁场对过共晶Al-2.55%Fe合金初生相的影响。结果表明:交流磁场不会改变过共晶Al-2.55%Fe合金初生相的类型,有无交流磁场作用下,初生相均为Al3Fe相,但交流磁场能显著改变初生Al3Fe相的分布和形貌。无磁场条件下,初生Al3Fe相在重力的作用下均匀分布在样品的底部,呈细小颗粒状。而在交流磁场的作用下,除了少部分细小颗粒状的初生Al3Fe相在样品底部呈金字塔状分布外,大部分初生Al3Fe相出现在样品的顶端边沿处,沿径向呈三角形分布。同时,顶部初生Al3Fe的相形貌由原来的细小颗粒状变为大的块状和棒状。随着磁感应强度的增大,交流磁场对初生Al3Fe相分布和形貌的影响增大,顶部初生Al3Fe相的含量增多。交流磁场对过共晶Al-2.55%Fe合金初生相分布和形貌的影响,主要是由交流磁场产生的Lorentz力和磁力共同作用的结果。     

Cr/Al复合合金化Fe_3 Si基有序合金的制备及其力学性能

采用真空电弧熔炼/退火制备了Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金。通过XRD、SEM对试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析。结果表明,Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金主相仍为Fe3Si相。元素Al,Cr复合合金化较为明显的改善了Fe3Si基有序合金的脆性。Fe65Si25Cr5Al5的抗压和抗弯强度最高,这是因自身高的有序度而呈现的陶瓷性的高强度低应变量特征。有序合金表现出明显的解理断裂特征,Fe80 Si10 Cr5Al5表现出二次解理的特征,Fe75 Si15 Cr5 Al5和Fe70 Si20 Cr5 Al5在断裂时出现了一些韧性特征的撕裂棱,这应与自身适中的有序度有关。     

Influence of Si content and heat treatment on microstructure of Al-Fe-Si alloys

The effect of Si addition and heat treatment on the Al-5wt.%Fe al oy has been investigated by OM, SEM-EDS and XRD. The results show that the Si plays a significant role in refining the primary Al3Fe phase. It was found that the addition of 3.0wt.% Si made the al oy present the finest and wel -distributed primary Al3Fe phase, but the Al3Fe phase almost disappeared when 5wt.% Si was added. With further increase in the Si content, some Fe-rich phases appeared in the inter-grains and coarsened. In addition, the heat treatments exert a significant impact on the microstructural evolution of the Al-5wt.%Fe-5wt.%Si al oy. After heat treatment for 28 hours at 590 oC, the coarse platelet or blocky Fe-rich phase in Al-5wt.%Fe-5wt.%Si al oys was granulated; the phase transformation from metastable platelet Al3FeSi and blocky Al8Fe2Si to stable Al5FeSi had occurred. With the extension of heat treatment, the Si phase coarsened gradual y.     

硅对压铸模与铝合金相互作用的影响

为了研究压铸模与铝合金的相互作用 ,探讨Si对压铸模与铝铸件焊合倾向性的影响 ,进行了热浸铝试验。试验结果表明 ,模具钢在纯铝熔体中热浸时 ,主要形成Fe2 Al5相层和针片状的FeAl3 相 ,Fe2 Al5相是反应扩散的主导相。模具钢在A3 80合金中热浸时 ,主要形成FeSiAl3 和Fe2 Al5两种相层。由于Si降低了Al在FeSiAl3 相层中的活度 ,减少了从铝熔体向Fe2 Al5相供应的铝原子数 ,从而抑制了Fe2 Al5相的快速生长。因而 ,Si减弱了铝合金熔体与模具钢间的相互作用 ,从而降低压铸合金的焊合倾向性。热浸温度降低 ,Si对Fe2 Al5相层生长的抑制作用减弱     

硅对压铸模与铝合金相互作用的影响

为了研究压铸模与铝合金的相互作用,探讨Ｓｉ对压铸模与铝铸件焊合倾向性的影响,进行了热浸铝试验。试验结果表明,模具钢在纯铝熔体中热浸时,主要形成Ｆｅ２Ａｌ５相层和针片状的ＦｅＡｌ３相,Ｆｅ２Ａｌ５相是反应扩散的主导相。模具钢在Ａ３８０合金中热浸时,主要形成ＦｅＳｉＡｌ３和Ｆｅ２Ａｌ５两种相层。由于Ｓｉ降低了Ａｌ在ＦｅＳｉＡｌ３相层中的活度,减少了从铝熔体向Ｆｅ２Ａｌ５相供应的铝原子数,从而抑制了Ｆｅ２Ａｌ５相的快速生长。因而,Ｓｉ减弱了铝合金熔体与模具钢间的相互作用,从而降低压铸合金的焊合倾向性。热浸温度降低,Ｓｉ对Ｆｅ２Ａｌ５相层生长的抑制作用减弱。     

Morphology and formation of Fe–Al intermetallic layers on iron hot-dipped in Al–Mg–Si alloy melt

We have examined the morphology and the growth of Fe–Al intermetallic layers of η-Fe₂Al₅ and θ-FeAl₃ phases formed on pure Fe sheets dipped in an Al-8.2Mg-4.8Si (wt.%) alloy melt and pure Al melt at 750 °C. The η phase layer grows one order of magnitude slower in the Al–Mg–Si alloy melt than in the pure Al melt. The change in thickness of Fe sheets with dipping time is less pronounced in the Al–Mg–Si alloy melt than in a pure Al melt. Microstructure observations suggest that the retarded interfacial reaction between solid Fe and liquid Al–Mg–Si alloy is associated with a continuous θ phase layer formed in the Al–Mg–Si alloy melt, which acts as the diffusion barrier.     

Microstructural characterization of in situ TiC/Al and TiC/Al–20Si–5Fe–3Cu–1Mg composites prepared by spray deposition

An innovative spray-deposition technique has been applied to produce in situ TiC/Al and TiC/Al–20Si–5Fe–3Cu–1Mg composites. This technique provides a new route to solve the problems of losses and agglomeration of the reinforcement particles when they are injected into the spray cone of molten droplets during spray forming process. Experimental results have shown that the presence of needle-like Al₃Ti and Al–Si–Fe compounds, which are detrimental not only to the fracture toughness, but also to the stability of the microstructure, can be eliminated completely from the final product by using a proper Ti:C molar ratio of 1:1.3 in the Ti–C–Al preforms and adding 5 wt% TiC particles to Al–20Si–5Fe–3Cu–1Mg alloy. Moreover, another major problem of coarsening of silicon particles usually encountered in the hypereutectic Al–Si alloys has also been solved by the technique. The silicon particles in the spray-deposited 5 wt% TiC/Al–20Si–5Fe–3Cu–1Mg composite were much refined (∼2 μm) compared to those (∼5 μm) obtained in the matrix alloy without TiC addition. The formation and elimination mechanisms of Al₃Ti phase in TiC/Al composites can be explained based on thermodynamic theory. The modification of the microstructures in the spray-deposited Al–20Si–5Fe–3Cu–1Mg alloy can be interpreted in the light of the knowledge of atomic diffusion. The experimental results also showed that the ultimate tensile strength of the TiC/Al composites was improved over that of the unreinforced Al matrix.     

铁对铝硅合金性能的影响及抵消其有害作用的措施

铝硅合金因其具有优良的性能而得到了广泛地应用,铁相是铝硅合金中最为常见的杂质。综述了铁相对铝硅合金不同性能的影响;归纳了抵消和减轻铁相有害作用的措施。     

Viscosity variation of hypereutectic Al–Si alloys with high iron contents around liquidus temperature

The viscosity of high Fe-containing hypereutectic Al–Si alloys was studied by using a high-temperature Searle-type rheometer. The results show that the steady-state viscosity of Al–17Si–(2,3,4) Fe alloy melts increases with the increase of iron content. During the continuous cooling of Al–17Si–(2,3,4) Fe alloy melts, the transient viscosity increases slowly at the initial stage of cooling. When the temperature decreases to a critical value, the transient viscosity increases abruptly. In the cooling process of Al–17Si–2Fe–(0,0.4,0.8)Mn alloy melts, the steady-state viscosity continues to increase and reach the maximum value firstly, then decreases abruptly, and then continues to increase again. The steady-state viscosity of Al–17Si–2Fe, Al–17Si–2Fe–0.4Mn and Al–17Si–2Fe–0.8Mn alloy melts experiences a sudden decrease at 630°C, 640°C and 670°C respectively due to the settlement of Fe-rich phases. The maximum value of viscosity of the Al–17Si–2Fe–(0,0.4,0.8)Mn alloy melts is increased with the increase of Mn content.     

Al-V合金预磨状态对Al-Fe-V-Si-Nd机械合金化过程中显微组织演化的影响

采用高能球磨法制备Al89.5Fe6 .4V0 .7Si2 .4Nd合金粉末 ,并用X射线衍射技术研究了球磨过程中的组成。发现经 60h高能球磨 ,合金粉末的微观组织由Al非晶和Al3V相组成 ;Al V合金的预磨状态影响Al89.5Fe6 .4 V0 .7Si2 .4Nd合金机械合金化过程中显微组织演化。