铸造铝硅合金的深冷处理与其组织和性能的研究

采用金相显微镜、透射电镜和拉伸试验机等手段,研究了深冷和时效处理对Al-6Si-0.4Mg合金显微组织以及25℃和-60℃拉伸性能的影响。结果表明,对固溶态Al-6Si-0.4Mg合金进行深冷处理有助于细化合金晶粒,且晶粒尺寸随着深冷时间延长而呈现先减小而后增大的趋势。在深冷时间为18 h时细化效果最好,此时合金中Si相等效圆直径最小、单位面积Si相数量最多。在深冷时间18 h、时效时间6 h时,Al-6Si-0.4Mg合金具有最佳的强塑性结合。固溶+深冷处理+时效态合金相较传统固溶+时效态合金在低温强度提高的同时,塑性也得到了明显改善,这主要与深冷处理可以细化合金晶粒、降低Si相等效圆直径、增加单位面积Si相数量以及起到预时效作用有关。     

Al-25％Si合金过热处理后的凝固行为和组织研究

研究了熔体过热温度、冷却速度及浇注温度对Al-25％Si合金凝固形核温度、初生硅尺寸和数量分布的影响.结果显示,过热温度增加、冷却速度增大均会影响初生硅形核温度.随过热温度升高,形核温度增加,直至1 000℃过热后形核温度降低.增加冷却速度使形核温度进一步升高.不同冷却速度下,初生硅相尺寸和数量随过热温度增加以相同规律变化,1 000℃时尺寸细化达到最小值,数量达到最大值.冷却速度对初生硅尺寸的影响与过热温度有关,低过热温度下,增加冷却速度有利于初生硅相尺寸细化,过热温度升高,冷却速度对尺寸的影响逐渐减小.熔体过热处理对初生硅相的影响还与浇注温度有关,降低浇注温度,初生硅尺寸粗化,同时硅颗粒数量减少.Al-25％Si合金熔体高温过热处理后在850℃浇注,能够将初生硅相尺寸细化至30μm以下.     

高硅含量过共晶铝硅合金半固态重熔组织演变

采用水淬实验研究熔铸法制备的Al-25%Si合金半固态重熔组织演变,对初生硅相的尺寸、形态和体积分数进行定量统计和表征。结果显示:在共晶温度以上保温过程中,合金组织经历了共晶硅的粒状化和溶解、初生硅相熔断和尖角钝化以及形态圆整化3个阶段。初生硅相在重熔过程中发生"Oswald"熟化粗化,尺寸增加,同时形状因子增大,体积分数减小。合金在590~600℃保温30~50 min,初生硅尺寸粗化速率缓慢,形态圆整并且体积分数可控,可以满足半固态加工要求。尺寸粗化速率常数K与合金的初始凝固冷却速度和加热温度有关。其中,在钢模中凝固的合金的K值为23.83~38.88μm3/s,且随加热温度升高,K值减小;铜模中凝固的合金K值为10.91~19.87μm3/s,温度升高,K值增大。     

热挤压和再结晶退火后Mg-3Al-2Sc合金的组织与性能

对热挤压变形处理的Mg-3Al-2Sc合金进行不同工艺的退火处理,分析了不同退火工艺处理后合金的显微组织变化,并测试了热挤压处理和完全再结晶退火后合金的力学性能。结果表明:经380℃×2 h退火后,挤压态的Mg-3Al-2Sc合金基本获得了完全的等轴的再结晶组织,综合力学性能高于AZ31变形镁合金,主要原因在于添加Sc后镁合金的显微组织得到明显细化。     

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.     

熔体过热处理对过共晶Al-Si-Mg合金中Mg2 Si相的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si颗粒增强Al-18% Si-Mg复合材料,并对其进行熔体过热和Sr变质处理.研究过热温度、保温时间对Al-18% Si-Mg合金中颗粒状Mg2Si增强相的显微组织和室温力学性能的影响.结果表明:经熔体过热处理后Al-18% Si-Mg合金凝固组织得到了明显的改善,使具有树枝状或汉字状特征的Mg2Si相逐渐向十字形转变且球化趋势明显.处理工艺为过热温度860 ℃,保温时间25 min时,Mg2Si相均匀细小,平均尺寸由处理前的34 μm减小到11.42 μm,复合材料的力学性能也得到明显改善.     

混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

过共晶铝硅合金的摩擦磨损性能研究

采用P-Cu和Al-RE中间合金对过共晶Al-20Si合金进行变质处理,在观察显微组织的基础上对Al-20Si铝硅合金进行了摩擦磨损特性研究.结果表明,铸态Al-20Si合金经变质和T6热处理后,磨损失重量减少了26%～42%,摩擦因数减小了8%～11%,其耐磨性能得到明显改善.合金耐磨性能的改善与复合变质引起的共晶硅和初晶硅颗粒的细化及热处理使得合金的强度进一步提高有关.合金变质前的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,变质后的合金磨损机制明显为磨粒磨损.     

Al-Si-P中间合金对Al-25%Si合金变质细化机理研究

采用Al-Si-P中间合金对Al-25%Si合金熔体进行变质处理,研究了P含量和变质温度对初生硅尺寸和形态的影响规律。利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了硅相和AlP化合物的形态,X射线衍射仪测定了变质细化合金的衍射图谱和择优取向。利用最小二乘法计算了硅相的点阵常数。结果表明,当加热温度为880℃、保温时间为30 min时,在Al-25%Si合金熔体中加入0.07%P可以将初生硅相细化至50μm以下。其相关细化机理为,一方面Al-Si-P中间合金内生的AlP化合物在熔体中溶解后重新析出,增加了异质形核的核心,使晶粒细化。另一方面,P变质使初生硅相晶面间距和点阵常数增大,生长过程中的择优分布消失,抑制了晶粒长大,使晶粒尺寸减小。但随着P添加量增加以及变质温度的升高,熔体中的AlP化合物溶解度增大,不利于晶粒细化。     

过热度对电脉冲孕育处理Al-5%CU合金凝固组织的影响

研究了不同的过热度对电脉冲孕育处理Al-5％Cu合金凝同组织的影响。实验结果表明：不同的过热度下对Al-5％Cu合金进行电脉冲处理，合金凝同组织均得到一定程度的细化，但过热度不同时细化效果不同。一定温度范围内．熔体温度为740℃时，电脉冲孕育处理细化的效果最好，并分析了过热度影响电脉冲孕育处理Al-5％Cu合金凝同组织的机制。     

熔体温度处理对Al-25%Si合金凝固特性及组织的影响

研究了熔体温度处理对Al-25%Si合金形核温度、结晶潜热和凝固组织的影响。结果发现:随熔体过热温度的升高,Al-25%Si合金的初生相转变温度和共晶相转变温度逐渐降低;合金总的潜热值和初生硅颗粒平均尺寸随过热温度的升高先增大后减小,在960℃达到最大值。熔体过热温度不超过960℃时,初生硅颗粒平均尺寸和总的潜热值随保温时间的延长而增大,并且其小平面生长特征增强;反之,熔体过热温度超过960℃时,两者都随过热温度的升高和保温时间的延长而减小,并且初生硅的小平面生长特征减弱。     

热处理对锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金组织和性能的影响

为了获得不同典型组织,对锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金进行不同工艺的热处理。在1330℃锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金进行高于锻造温度的热处理,等轴γ晶粒内析出魏氏α相。魏氏α相以Blackburn位向关系在γ相内形成,其出现有利于双态组织中片层晶团的形成,因此锻态Ti-45Al-9Nb-Y合金在1340℃保温10 min即可获得双态组织。在全层片组织的热处理中,魏氏α相基本消失,1410℃保温30 min可获得全层片组织。不同形态的组织力学性能测试表明:全层片组织的强度最高在800℃,可达710 MPa;双态组织在900℃的伸长率可达42%左右。     

超声场作用下Mg-4Al-1Si合金凝固组织

采用自行研制的镁合金熔体超声处理装置对Mg-4Al-1Si合金熔体进行处理,研究超声处理功率、超声处理时间和超声处理温度对其凝固组织及相形貌的影响。结果表明:超声处理可以显著细化Mg-4Al-1Si合金的凝固组织,适当提高超声功率和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。650℃Mg-4Al-1Si合金熔体经270W超声处理50s可以取得较好的细化效果,平均晶粒尺寸为107μm,为未经超声处理合金晶粒尺寸(383μm)的28%。另外,经超声处理的Mg-4Al-1Si合金中Mg2Si相由未经超声处理时的粗大汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。     

Al-20Si-1Sm合金在半固态等温热处理过程中的组织演变

研究了Al-20Si-1Sm合金在半固态等温热处理过程中的组织演变。结果表明,随着等温热处理温度和时间的增加,液相量增加,共晶α-Al相球化,尺寸先减小后增大。共晶Si呈羽毛状,初生Si裂解成小块状并明显钝化。在等温温度为610℃,保温时间为15min时,合金中共晶α-Al相的球化效果最佳,平均尺寸为37μm,初生Si平均尺寸为30μm。     

混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

热扩散处理对Al-24%Si合金中初晶硅形态的影响

采用低于Al-Si合金共晶点温度(577℃)加热保温处理,研究过共晶Al-24%Si合金在不同的加热扩散温度和保温时间下初晶硅形态的演变.结果表明:加热扩散温度为550℃,保温时间分别为3、6、9和12 h时,随保温时间的延长,粗大块状或花瓣星状的初晶硅趋于向近球状转变,且尺寸随保温时间的延长而变得细小;当保温时间为9 h,加热扩散温度为450、510、530和550℃时,随加热扩散温度的升高,初晶硅的尺寸越细小,圆整度提高,通过选择合适的加热扩散温度和保温时间进行处理可以起到使初晶硅球化和细化的效果,从而提高合金的力学性能.     

热挤压及固溶对Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu高强铝合金组织与性能的影响

对Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu合金进行了热挤压试验,并对挤压态合金进行了不同温度固溶处理,采用OM、SEM、EDS、万能试验机研究了热挤压及不同温度固溶对合金组织与强度的影响。结果表明:铸态Al-7Zn-2.5Mg-2.5Cu合金组织为粗大的树枝晶,经热挤压后合金晶粒明显细化,挤压态合金强度比铸态提高了104.5%。随着固溶温度的升高,试验合金晶粒逐渐增大,抗拉强度先升高后降低。475℃×1 h固溶的合金中Mg Zn2第二相粒子充分溶入Al基体中,抗拉强度达到最大值,合金的最佳固溶温度为475℃。     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

SiCp颗粒含量对SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料组织与性能的影响（英文）

通过搅拌铸造法制备了3种不同体积分数(2%,5%,10%)的SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料,并在673 K下进行了热挤压。铸态复合材料中,少量SiCp颗粒的加入就能破坏Al2Ca相沿基体合金晶界分布并有效细化Al_2Ca相析出尺寸。随着Si Cp体积分数的增高,Al_2Ca相尺寸有所减小,但不明显。经过热挤压后,Al2Ca相破碎并沿挤压方向排布,基体合金晶粒得到细化。晶粒尺寸以及Al2Ca相尺寸随着Si Cp体积分数的增高呈微小减小。与单组元基体合金相比较,挤压态Si Cp/Mg-5Al-2Ca复合材料的屈服强度和加工硬化率随着Si Cp体积分数的增高而逐渐增高,而延伸率则逐渐下降;抗拉强度最大值则出现在Si Cp体积分数为5%时。复合材料中Si Cp颗粒以及Al2Ca相的脱粘以及开裂是导致复合材料断裂的主要原因。     

熔体温度处理对Al-19%Si合金组织和性能的影响

研究了熔体温度处理和热处理对Al-19%Si合金组织和性能的影响.实验结果发现,熔体温度处理可大大细化Al-19%Si合金的组织,明显提高其力学性能.熔体温度处理后,Al-19%Si合金的初生硅尺寸从80～100 μm被细化到20 μm以下,合金的抗拉强度从177 MPa提高到235 MPa.热处理能明显改善熔体温度处理后Al-19%Si合金的组织,大大提高其力学性能.热处理后,Al-19%Si合金组织中的初生硅棱角明显钝化,共晶硅明显球化,化合物相数量减少、尺寸减小.熔体温度处理与热处理相结合,可使Al-19%Si合金抗拉强度达到333 MPa.