Ce+Sr复合变质对ZL101A合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等方法研究了稀土Ce+Sr复合变质对ZL101A合金显微组织和力学性能的影响。研究表明,在金属型铸造条件下,加入不同含量的Ce与Sr对ZL101A合金的复合变质效果影响不一样。Ce+Sr复合变质后共晶硅倾向于片状的生长方式;Ce+Sr复合变质使ZL101A合金晶粒尺寸细化到0.8 mm,也使该合金的拉伸强度达到319.4 MPa,伸长率达5.5%,稀土超过一定量后合金拉伸强度和伸长率均有不同程度地降低。     

改性纳米RE-Ti粉体对ZL101组织及性能的影响

分析了不同加入量的改性纳米RE-Ti粉体对未变质及变质后ZL101合金组织及性能的影响.结果表明,加入粉体后两种状态下的合金组织都有明显的细化,且其抗拉强度和伸长率都有提高.当粉体加入量为0.1％时,效果最为明显.未变质ZL101合金初生α(A1)由不规则树枝状变为等轴状,共晶硅变成颗粒状均匀分布;变质ZL101合金初生α(A1)明显细化.未变质ZL101合金抗拉强度由未加入粉体时的151MPa提高到183.5 MPa,伸长率由未加入粉体时的1.6％提高到2.5％;变质ZL101合金抗拉强度由未加入粉体时的164 MPa提高到189.7 MPa,伸长率由未加入粉体时的1.6％提高到2.5％.     

变质处理对ZL101合金性能的影响

研究了稀土La及其La+Sr复合变质对ZL101合金共晶硅形状的影响。分析了变质剂加入量对ZL101合金组织和性能的影响。研究结果表明,金属型铸造时,加入0.5wt%La或者采用0.05%Sr+0.45%La的复合变质都能达到最佳的变质效果。两者相比,复合变质的晶粒比加入同等量的0.5%La时的晶粒更加细小。加入变质剂使得合金的晶粒尺寸,由4mm(未变质)减小到约1mm(变质后)。简单分析了ZL101合金的变质机理。     

稀土La＋Sr复合变质对ZL101A合金组织的影响

研究了稀土La Sr复合变质对ZL101A合金共晶硅形状的影响.分析了复合变质剂加入量、变质温度、保温时间和冷却速度对合金组织的影响.结果表明,当Sr加入量为0.015%时,加入0.2%的La即可达到很好的变质效果,显著减少了稀土用量.另外,复合变质不但解决了Sr的潜伏期问题,而且还使ZL101A合金在变质时对温度的敏感性降低,在720℃就可完全发挥变质作用.复合变质后,晶粒能够细化到0.5 mm,比单一稀土细化效果更好.同时得出,冷却速度越快变质效果越好.     

RE对高铁ZL101合金组织和力学性能的影响

采用Instron5882万能材料试验机研究了混合稀土加入量对含铁1.2%的ZL101合金组织和力学性能的影响。结果表明:适量RE的加入可有效抑制高铁ZL101合金中的针状Fe相,细化α-Al晶粒,改善共晶硅的形貌,提高合金的抗拉强度,但对其伸长率的提高并不明显。随RE加入量的增加,含铁1.2%的ZL101合金的铸态和T6态的抗拉强度为先升后降,当RE加入量为0.36%时,达到最大值148、211MPa,比变质前分别提高了28.7%和22%。     

RE、Sr对高铁ZL101合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪和INSTRON5882材料试验机研究了加入量为0.12%的Sr与不同含量的RE(RE含量分别为0、0.12%、0.24%、0.36%、0.48%和0.60%)复合加入对Fe含量为1.2%的ZL101合金组织和性能的影响。结果表明,在Sr加入量一定的情况下,适量RE与Sr复合变质可明显地改善高铁ZL101合金中的针片状β-Fe相形貌,使其由针状转变为细小的短棒状。同时,可以细化α-Al晶粒,T6热处理使共晶硅变为颗粒状。适量RE能提高Sr变质高铁ZL101合金的抗拉强度,但对其伸长率的提高不明显。当Sr含量为0.12%,RE含量为0.36%时,高铁ZL101合金在T6热处理态下的抗拉强度最大值为213MPa,比对应的铸态168MPa,提高了26.8%。     

A356合金铸造工艺及组织与性能研究

研究了壳型预热温度、壁厚和变质处理对A356合金显微组织和力学性能的影响,分析了工艺参数和变质剂的作用机理。结果表明,不同壳型预热温度下未变质A356合金的金相组织都为枝晶α-Al和共晶硅相,且随着壳型预热温度的升高,枝晶α-Al不断粗化、共晶硅相不断聚集和长大,未变质A356合金的抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;随着壁厚的增加,La变质和Sr变质A356合金的α-Al枝晶不断粗化,共晶硅相也逐渐发生聚集和长大,抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;采用La或者Sr变质能够细化A356合金组织,并且相对未变质A356合金具有更高的强塑性,但是La变质A356合金对壁厚的敏感性相对Sr变质A356合金更小。     

机械振动对消失模壳型铸造ZL101合金组织与性能的影响

采用散干砂的紧实振动台对ZL101合金消失模壳型铸造的凝固过程施加了机械振动处理,研究了机械振动频率对ZL101合金凝固组织和力学性能的影响,并探讨了机械振动的作用机理。结果表明,随着机械振动频率的增加,ZL101合金中初生相晶粒尺寸和二次枝晶臂间距呈现先减小后增大的趋势,而初生相形状系数则表现为先增加而后减小的趋势;共晶硅长度和共晶硅长宽比呈现先减小而后增加的趋势;ZL101合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度都呈现为先增加后降低的趋势。在机械振动频率为100 Hz时,ZL101合金的组织细化效果最好,且强度、硬度和伸长率达到最大值。     

Al-P变质对过共晶Al-Si合金组织与力学性能的影响

介绍了磷变质处理对过共晶铝硅合金显微组织的影响.首先采用不同含量的磷变质剂细化变质初晶硅,然后采用热处理的方式细化共晶硅,得到了磷变质剂的最佳加入量,并介绍了细化后合金的组织和力学性能.结果表明,通过该工艺能得到完全粒化的共晶硅,初晶硅晶粒较小,平均晶粒尺寸约为15μm.经T6处理后材料的抗拉强度可以达到358.367 MPa.     

熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响

通过采用Al-5Ti-1B中间合金结合传统盐类变质工艺,研究了熔体保温时间对ZL101A合金晶粒细化的影响。结果表明,因Ti Al3等的异质形核作用,冷却曲线上熔体处理后初晶形核过冷度明显降低。Al-5Ti-1B中间合金的晶粒细化作用主要源于Ti Al3粒子,由于板块状双金属化合物Ti Al3/Ti B2在α-Al基体(a)及共晶硅(b)中的聚集,细化剂逐渐出现衰退。熔体保温时间超过60 min后共晶硅粗化,因此,建议ZL101A合金熔体保温时间不应超过1 h。     

Influence of Sr on microstructure and mechanical properties of ZL114 cast alloy

In the present work,the effects of trace element Sr on the microstructure,tensile properties,fractography and morphology of the eutectic Si of ZL114A (Al-7Si) cast alloy were investigated.The cast ZL114A aluminum alloy was prepared using a metal mold,and then heat treated with the T6 technique.The test results of mechanical properties show that modification element Sr can improve significantly the ultimate tensile strength,elongation and hardness of the ZL114A-T6 aluminum alloy.By adding 0.04％Sr,the values of the tensile strength Rm,elongation A and hardness HB increase from 230 MPa,1％ and 65 to the maximum of 305 MPa,8％,and 100,respectively.SEM analysis indicates that the near tensile fracture surface on longitudinal section of the ZL114A-T6 alloy reveals a transgranular fracture mode without Sr modification,while the tensile fracture is an intergranular fracture mode after Sr modification.The morphology of the eutectic Si phase is changed from acicular to fine fibrous.     

金属型铸造条件下Sb元素对ZL114A合金共晶Si和拉伸性能的影响

ZL114A合金是我国自主研发的铸造亚共晶Al-Si合金,变质共晶Si是提高其室温综合拉伸性能的重要方法之一。利用室温拉伸试验、扫描电镜观察研究了Sb元素对金属型铸造条件下ZL114A合金铸态和热处理态组织以及性能的影响。结果表明,对于铸态的ZL114A合金,Sb的加入将共晶Si由板片状变质为纤维状或颗粒状;经过热处理的ZL114A合金,Sb的加入使共晶Si的长径比变小,球化程度更高。在金属型铸造条件下,Sb元素能够提高ZL114A合金铸态和热处理态的室温综合拉伸性能,热处理后添加Sb的合金的抗拉强度和伸长率远远高于我国航空标准所要求达到的值。综合考虑ZL114A合金铸态和热处理态的共晶Si相形貌以及室温拉伸性能,Sb元素的最佳含量(质量分数)为0.09%。     

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%。     

重熔与时效工艺对ZL101铝合金组织与抗拉强度的影响

ZL101铝合金重熔后,浇注时间和浇注位置对其组织与性能影响很大。从ZL101铝合金不同浇注时间、不同浇注的位置取样,对铸态和时效后的试样进行抗拉强度性能测试,用光学显微镜观察其微观组织,研究重熔与时效工艺对ZL101铝合金组织与性能的影响规律。结果表明,在浇注过程中,试样的晶粒先发生粗化,随着浇注时间的延长,晶粒又发生细化。其抗拉强度也是先降低而后又升高。随着浇注位置的变化,由下向上晶粒逐渐粗化,共晶硅的分布逐渐变得不均匀,且抗拉强度逐渐降低。合金的时效与铸态的组织、性能的变化规律一致。     

退火及深冷处理对SLM成形ZL114A合金组织及性能的影响

以选区激光烧结(SLM)成形ZL114A合金为研究对象,进行了SLM成形ZL114A合金的退火和深冷处理工艺试验,主要研究了退火温度和深冷保温时间对SLM成形ZL114A合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,230℃×2h退火处理后,SLM成形ZL114A合金的伸长率提高了18.0%,抗拉强度下降了2.9%;300℃×2h退火处理导致合金的抗拉强度和伸长率下降了28.2%和22.3%;合金退火态的微观组织表现为α-Al与Si相交界处存在大量的孔洞。而深冷处理(-196℃)对SLM成形ZL114A合金的力学性能有明显改善,其中深冷保温36h对力学性能提升效果最佳,相较沉积态,其抗拉强度提高了18.9%,伸长率提高了23.0%;其深冷态的共晶Si在基体中分散更均匀,并转为棒状结构,使合金的塑性得到明显提高。     

混合稀土和挤压铸造对ZL305合金组织和性能的影响

采用挤压铸造和重力铸造制备出不同混合稀土含量的ZL305合金,研究了混合稀土含量和挤压铸造对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在重力铸造下,添加混合稀土对合金晶粒细化效果明显,当添加0.1%的混合稀土时,ZL305合金的综合力学性能达到最佳,抗拉强度增加到227.88MPa,伸长率为6.47%。相比重力铸造,挤压铸造成形的合金组织明显细化,并且合金铸态的抗拉强度和伸长率都明显提高。添加0.2%的混合稀土时,合金的抗拉强度和伸长率最佳,分别为302.35MPa和7.23%。经430℃×10h固溶处理后挤压铸造合金的性能显著提高。     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

Mechanical properties of squeeze-cast Al-7Si-0.3Mg alloys with Sc-modified Fe-rich intermetallic compounds

Iron (Fe) has a low solid solubility in aluminum(Al), and it usually forms Fe-rich intermetallic compounds.Scandium (Sc) is an element that can act as a grain refiner,modify the eutectic silicon and change the morphology of Fe-rich intermetallic compounds at the same time. The present work was conducted to study the effect of Sc on the mechanical properties of Al-7Si-0.3Mg. The alloy was prepared by squeeze casting at two levels of Fe (0.2 and 0.4 wt%) and three levels of Sc (0 wt%, 0.2 wt% and 0.4 wt%). Sc is found to increase the mechanical properties of the alloy, including its hardness, yield strength and ultimate tensile strength. At 0.2 wt%Fe, adding Sc increases the strength while maintaining good elongation.At 0.4 wt%Fe, adding Sc increases the strength but decreases the elongation slightly. The distributions and morphologies of intermetallic compounds and eutectic silicon affect the elongation. Both Fe-rich intermetallic compounds and Sc-rich intermetallic compounds act as crack initiation sites. The 0.2 wt% Fe+0.2 wt% Sc alloy has the lowest amount of these intermetallic compounds,and eutectic silicon is small and fibrous. So, it has the highest elongation.     

Mg对反重力铸造ZL116合金组织和性能的影响

通过OM、XRD以及室温拉伸试验等手段,分析了Mg对反重力铸造ZL116合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着Mg含量提高,ZL116合金的抗拉强度有所提高,伸长率基本没有变化。反重力铸造方式中差压铸造的ZL116合金力学性能最优,低压铸造次之,调压铸造的力学性能差于重力铸造。随着Mg含量提高,ZL116合金中的强化相Mg2Si含量也随之增加,最终导致ZL116合金抗拉强度提高。     

ZL101铝合金低周疲劳行为研究

研究了ZL101-T6铝合金的拉压低周疲劳行为,并重点分析了疲劳裂纹在材料中萌生与扩展的过程。通过扫描电镜和金相显微镜的观察分析表明:共晶硅相的断裂是材料低周疲劳裂纹萌生的主要方式,硅颗粒断裂的数量随疲劳循环周次的增加而增加,应变幅值的增加加快了硅颗粒的断裂速率,使疲劳裂纹的萌生速率加快;疲劳裂纹在循环初期主要通过断裂硅颗粒的互相连接进行扩展,随疲劳裂纹的长大,裂纹可穿过铝基体连接形成主裂纹并导致材料破坏,穿晶断裂为最终断裂的主要特征。