熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

Cu-P合金变质过共晶铝硅合金时熔体搅拌工艺对变质效果的影响

针对过共晶铝硅合金经过P变质后初生硅仍然粗人大的问题,采用Cu-9%P合金变质处理Al-15%Si、Al-18%Si、Al-20%Si合金,变质处理后对熔体进行搅拌,研究了搅拌工艺对变质处理效果的影响,分析了熔体搅拌提高变质效果机理。结果表明,Cu-P合金变质过共晶铝硅合金时,对熔体进行搅拌可显著提高变质效果,初生硅最高可细化85%;在最佳搅拌时间内,搅拌强度越大、硅含量越高,变质效果越好;搅拌熔体迫使富P区域内AIP停止生长,熔体流动速度越快,对富PP区域内AlP的冲刷越强烈,越容易得到细小的AlP;搅拌熔体能够增加组织中初生α相的数量,搅拌工艺合适时,典型的共晶组织基本消失,可获得连续的α基体上均匀分布细小初生硅的凝固组织。     

搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响

对Cu-9%P中间合金变质的Al-20%Si合金熔体进行了搅拌处理,研究了搅拌时间对P变质的Al-20%Si合金初生硅尺寸与力学性能的影响。研究表明:机械搅拌使Cu-P合金周围形成的Al P细小,同时使其弥散地分布于Al-Si合金熔体中,作为初生硅的结晶核心。随着搅拌时间的增加,初生硅由棱角尖锐、粗大的块状变为尖角钝化的颗粒状,搅拌时间从8 min增加到28 min时,初生硅尺寸由56.56μm减小到21.74μm,试样的抗拉强度由96.2 MPa增加到164.3 MPa,提高了70.8%,伸长率由1.5%提高到2.5%,提高了66.7%。     

变质和铸造工艺对Al-20Si合金初生Si组织的影响

研究了铸造工艺和变质处理对Al-20Si合金中初生Si组织的影响。利用光学显微镜以及Image Pro金相分析软件,对经过不同铸造工艺和变质处理的过共晶Al-Si合金组织进行了观察、分析和计算。结果表明,控制浇注温度、铸型温度以及变质剂加入量可细化初生Si颗粒,且变质剂细化初生Si颗粒的效果远大于浇注温度、铸型温度;当浇注温度为760℃或铸型温度为200℃时,凝固组织中的初生Si颗粒尺寸小于90μm,而磷盐变质剂加入量为0.8%或Cu-14P中间合金加入量为0.4%时,初生Si颗粒尺寸小于20μm。     

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。     

Nd、Ti、B复合变质对Al-18Mg_2Si合金组织与性能的影响

针对Al-18Mg_2Si合金力学性能差的问题,采用OM、XRD、SEM等手段研究单独添加Nd与Nd-Ti-B复合变质处理对Al-18Mg_2Si合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明,经0.25%的Nd变质处理后,初生Mg_2Si尺寸由未变质的65μm减小到26μm,包裹初生Mg2Si的α-Al相数量增加;共晶Mg2Si片间距由未变质的3~5μm降低到1μm,共晶团尺寸减小,数量增加;经0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,初生Mg_2Si尺寸减小到15μm,数量增加1倍。经0.25%的Nd和0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,Al-18Mg_2Si合金的抗拉强度分别提高9.6%和23.6%,伸长率分别提高33%和75%。Nd-Ti-B变质处理效果优于单一Nd变质处理。     

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。     

Al-4P变质对Al-20Si合金组织和切削性能的影响

采用正交试验法,研究了Al-4P变质对Al-20Si合金显微组织和切削性能的影响,优化了改善Al-20Si合金切削性能的工艺参数。研究表明,Al-4P添加量对初生Si的影响最为显著、变质时间的影响次之、变质温度的影响最小,优化出的改善切削加工性能的工艺参数:Al-4P添加量为1%、变质温度为760℃、变质时间为1 h。经最优工艺处理后,初生Si变得细小、分散且圆钝化,平均尺寸由变质前的120μm减小到30μm左右,刀具耐用度提高,切削加工性能得到改善。     

Al-10Sr和Al-5Ti-0.2C对ZL101合金组织的影响

在ZL101合金熔体中分别或同时添加不同量的Al-10Sr和Al-5Ti-0．2C，保温不同时间，利用光学显微镜和电镜扫描，研究了Al-10Sr，Al-5Ti-0．2C对ZL101合金组织的影响规律。试验结果表明，向ZL101合金中添加质量分数为0．5％的Al-10Sr，可使共晶Si从粗大的针、片状转变为细小的短纤维状，同时促进了α-Al枝晶的形核生长，晶粒尺寸在100-250μm之间。若添加质量分数为0．2％的Al-5Ti-0．2C，可使初生α-Al晶粒成为40-70μm的等轴晶，对共晶Si也有一定的变质作用。当同时加入Al-10Sr和Al-5Ti-0．2C时，α-Al枝晶和共晶Si同时得到细化和变质，这主要归功于Al-10Sr和Al-5Ti-0．2C对ZL101合金细化变质的交互作用。     

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。     

P-Sb复合变质对Al-Si合金组织的影响

研究P变质、P-Sb复合变质、Mg含量对Al-Si合金组织及力学性能影响。结果表明,P变质后,初生Si尺寸由40μm减小至20μm,共晶Si长度由20μm减小至12μm,而且分布更均匀,抗拉强度、屈服强度均提高15%。P-Sb复合变质后,初生Si尺寸减小至5μm,共晶Si变为蠕虫状,α-Al枝晶得到细化,与P变质相比,抗拉强度、屈服强度均提高8%。Mg含量增多,激化Sb变质效果,共晶Si变为球体状,初生Si消失、α-Al枝晶更细小,与P-Sb复合变质相比,抗拉强度、屈服强度均提高3%。     

P与稀土复合变质对Al-20Si合金中Si相形貌的影响

以Al-20Si合金为研究对象,添加Cu-P和Al-RE中间合金对其进行变质处理,采用SEM扫描电镜、X射线衍射仪和光学金相显微镜分析变质处理对合金中Si相形貌的影响。结果表明,P与Al反应生成AlP化合物,可以作为初生Si相的异质形核质点,显著细化初生Si,稀土吸附固溶在Si相的生长台阶,使Al-20Si合金中Si相的晶格常数增大,X射线衍射图谱发生小角度偏移;随着变质时间延长,合金中板条状的初生Si变得细小圆润,平均晶粒尺寸由85.6μm减小至13.2μm,共晶Si由长针状转变为短杆状,弥散分布在基体中,硬度(HB)由68.5提升至80.8。     

V合金化对Al-9Si合金凝固组织与力学性能的影响

研究了V合金化对Al-9Si合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-9Si合金中添加V,析出化合物Si₂V,而无Al V化合物析出,V对初生α-Al的析出温度无明显影响。随着V量增加,Al-9Si合金的初生α-Al的形核温度和形核过冷度同步增加,0.4%V(质量分数)使形核温度由未添加V的607.5℃上升至612.6℃,过冷度由24℃增加至27.1℃;继续增加V量,形核温度略有升高,但形核过冷度略有减小。V添加使Al-9Si合金初生α-Al晶粒形态由枝晶向等轴晶转变,Al-9Si-0.4V合金的α-Al晶粒尺寸由Al-9Si的593μm细化至302μm。V对共晶Si无变质作用,但V能使针状β-Al5FeSi转变为鱼骨状的Al₁₂(Fe,V)3Si相。0.6%Sb(质量分数)变质Al-9Si-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为153.9 MPa、78.5 MPa和6.56%,较Al-9Si合金分别提高23.8%、14.1%和102.4%;硬度由47.3 HV提高至59.1 HV。Al-9Si合金的拉伸断口由撕裂棱和解理...     

电磁搅拌对半固态Al-20%Mg2Si合金组织的影响

研究了Al-20%Mg2Si过共晶合金在不同搅拌电压下凝固时的凝固组织变化,并对其进行了布氏硬度的测量。结果表明:Al-20%Mg2Si过共晶合金在电磁搅拌下出现了非搅拌凝固中所没有的-αAl相晶粒,初生Mg2Si呈簇状分布在基体上,且随着搅拌电压的升高,α-Al相晶粒尺寸减小,Mg2Si团簇尺寸增大;而且电磁搅拌下,Al-20%Mg2Si过共晶合金的硬度随搅拌电压增加而增加。     

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。     

低过热度浇注弱电磁搅拌对半固态Al-30Si组织的影响

对低过热度浇注弱电磁搅拌制备Al-30Si过共晶合金半固态浆料过程中浇注温度、搅拌功率、搅拌时间等工艺参数与浆料组织间的影响规律进行了研究.结果表明,低过热度浇注弱电磁搅拌技术可以制备较理想的半固态Al-30Si合金浆料.与常规铸造相比,初生Si最小晶粒尺寸由16μm减小到了7μm,最大晶粒尺寸由296μm减小到了23μm,平均晶粒尺寸由138.80μm减小到了11.49μm;初生Si的分布更加均匀,形状更加圆整;浇注温度、搅拌功率和搅拌时间主要影响初生Si形貌、分布和尺寸变化.     

机械搅拌工艺对Al-30Si合金初生Si组织的影响

研究了机械搅拌工艺对Al-30Si合金初生Si组织的影响。利用光学显微镜和金相分析软件对不同机械搅拌工艺下未变质和变质Al-30Si合金组织进行观察、分析和计算。结果表明,控制搅拌温度和搅拌速度可以细化和球化初生Si颗粒,细化需要较高的搅拌速度和较低的搅拌温度,球化需要较高的搅拌速度和较高的搅拌温度。搅拌速度为900r/min、搅拌温度为680℃时未变质Al-30Si合金中初生Si颗粒细化效果最佳;搅拌速度为900r/min、搅拌温度为765℃时变质Al-30Si合金中初生Si颗粒球化效果最佳。     

电磁搅拌与变质复合作用对Al-20Si合金初生硅相的影响

使用电磁搅拌、变质处理及其复合工艺分别成功制备了过共晶Al-20Si半固态浆料，研究了电磁搅拌和变质的复合作用对过共晶Al-20Si合金中初生Si长大和形貌的影响。研究结果表明：复合作用可以获得比单种变质处理和电磁搅拌的过共晶Al-20Si合金更加细小、更加圆整的初生Si组织。复合作用获得的初生硅比单一处理尺寸平均减小25．19％，圆整度平均提高8．40％。而且共晶Si组织也得到球化。复合作用细化组织的机理为：变质后施加旋转磁场，促进了变质剂的扩散，更多的初生Si与共晶Si组织相互打碎，深化了变质和电磁搅拌效果，细化显微组织。     

电脉冲孕育处理Al-22Si合金衰退性的研究

研究了电脉冲孕育处理后不同静置时间对Al-22Si合金凝固组织中初生相形态、大小、分布的影响。结果表明，电脉冲处理后立刻浇注对Al-22Si合金有较明显的变质作用，初生Si相形态由粗大板条状变为块状，其平均尺寸由153．15μm降至77．35μm，分布也较均匀；但电脉冲处理也存在着较明显的衰退性，即随着熔体静置时间的延长孕育效果逐渐消失，当静置时间为80min时，其组织形态与未经电脉冲处理的组织相似，其平均尺寸由77．35μm升至143．67μm。     

内冷式机械搅拌法制备半固态铝合金的研究

采用内冷式搅拌法制备了Al-7Si半固态浆料,研究在不同熔体搅拌初始温度、搅拌头质量占比、搅拌速率、取样温度下合金半固态组织的变化,以及对初生α-Al平均晶粒尺寸和形状因子的影响,分析了内冷式搅拌生成细小近球形组织的机理。结果表明,在熔体搅拌初始温度为625℃,搅拌头质量为5%,搅拌速率为1 200r/min,取样温度为600℃时,能够制备出初生α-Al晶粒细小圆整的半固态浆料,其平均晶粒尺寸和形状因子分别可以达到64.21μm和0.649 0。