Ni对Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶活塞合金组织和力学性能的影响

通过金属型铸造制备了Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶铝硅合金,结合扫描电镜和能谱仪对合金的组织进行分析。在室温和高温下对该合金进行力学性能测试,研究了Ni元素对铸造Al-Si-Cu-Ni-Mg过共晶铝硅合金组织和力学性能的影响,分析了该合金在高温下的断裂机理。结果表明,随着Ni含量的增加,合金组织中主要富Ni相经历了从Al_7Cu_4Ni到Al_3CuNi再到Al_3Ni的变化,富Ni相体积分数不断增大。在室温下,随着Ni含量的增加,合金的力学性能变化趋势为先下降后上升;在200、300℃下,合金的抗拉强度随Ni含量的增加而提高,伸长率有所下降。300℃时,Ni对合金的屈服强度有明显的提升效果。     

改良铸造铝硅合金复合变质处理的研究

以ZL101为基础,通过添加Cu、Ni、Mn、V和RE等合金元素,研制了改良铸造铝硅合金,并对改良铸造铝硅合金进行了复合变质处理研究.结果表明,复合变质处理对改良铸造铝硅合金是有效的,经复合变质处理后合金的组织表现为单一的α(Al)+共晶Si组织,独立的α(Al)相较少,短共晶Si会聚集长大为长共晶Si,数量较多,强化了α(Al)基体,提高了合金的力学性能.     

电热法生产过共晶Al-Si合金的组织与性能研究

对电热法生产铝硅合金配制的Al-20Si合金进行了P-RE复合变质处理,对变质后的微观组织和力学性能进行了分析.结果表明,合金经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状;其抗拉强度由182MPa提高到205MPa,提高12.6%了,其伸长率由0.22%提高到0.26%,提高了18.2%.然而与纯铝配制的过共晶铝硅合金相比,其抗拉强度和伸长率都相对较低,原因在于电热法生产铝硅合金配制的过共晶铝硅合金中Fe含量较高.     

Sr/P变质处理对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与性能的影响

研究Sr和P变质对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与力学性能的影响。试验结果显示:挤压铸造对过共晶Al-17.5Si合金的组织产生了显著的影响,共晶组织明显细化,初生Si相的数量减少并细化,同时力学性能显著提高。Sr变质后的Al-17.5Si合金在压力下凝固,共晶Si相进一步细化,变为十分细小的纤维状,合金的抗拉强度和伸长率比重力铸造分别提高了59%和328.7%。当P变质处理Al-17.5Si合金挤压铸造成形后,合金组织中却出现了大量的粗大初生Si相颗粒,使得合金的力学性能呈现了降低的趋势。由此确定,挤压铸造过共晶Al-Si合金的最佳变质处理为Sr变质,P变质不适用于挤压铸造成形的过共晶Al-Si合金。     

高强度高耐磨性铝硅合金的实验研究

制备了一种新型的高强度耐磨铝硅合金。采用自制的含有P、RE、Bi等多种元素的SX-1号双相变质剂对该合金进行变质处理。变质处理后,初晶Si和共晶Si平均尺寸在20μm以下;变质处理3 h后初晶硅平均尺寸一般在30μm左右,第四次重熔后初晶硅平均尺寸一般在40μm左右。经变质处理和T6热处理后,抗拉强度为249 MPa,伸长率为4.27%,硬度为108 HB,其耐磨性高于ZL109合金。试验结果表明,这种合金具有比共晶、亚共晶型铝硅合金更好的室温力学性能,又具有过共晶型铝硅合金耐磨、耐蚀、高温性能好等优点,具有广阔的应用前景。     

Si含量对Al-Si-Mg合金铸造流动性、热导率和力学性能的影响

采用金相显微镜、激光导热仪、拉伸试验机和扫描电镜,研究了Si含量对Al-Si-Mg合金铸造流动性、热导率和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的提高,由于共晶液相的增加和α-Al枝晶的细化,使Al-Si-Mg合金的铸造流动性获得提高,而晶界上共晶Si和Mg2Si相数量的增加,又使Al-Si-Mg合金的抗拉强度得到提高,但伸长率和热导率有所下降。当Si含量为3.23%时,Al-Si-Mg合金的铸造流动性试样长度为784 mm,热导率为186.3 W/m·k,抗拉强度和伸长率分别为236 MPa和9.2%。     

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织性能的影响

以过共晶Al-Si合金为研究对象，分析了P＋RE变质对合金组织及力学性能的影响，并分析探讨了其强化机制。结果表明，变质后合金组织中粗大块状、条状的初晶Si尺寸明显细化，粗大针状的共晶Si变为纤维状或短杆状，合金的力学性能提高。当P含量为0．08％和RE含量为0．6％时，其室温和高温力学性能最好，室温抗拉强度从未变质的236．2MPa提高到287．6MPa，高温抗拉强度从142．5MPa提高到210MPa，分别提高了22％和47％；伸长率分别提高了57％和42％。初晶Si的变质以AIP异质形核作用机理为主，共晶Si以RE吸附产生孪晶为变质机制。     

变质处理及挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了Sr、Sr-P变质处理对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织和性能的影响。测试合金的力学性能并观察显微组织,分析变质处理对合金组织和力学性能的影响。结果发现:对重力铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,随着P的加入,粗大多角的块状初生Si变为细小的粒状,合金硬度、抗拉强度及伸长率明显提高;对挤压铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,而随着P的加入原本挤压铸造时细小块状的初生Si反而长大,合金的抗拉强度及伸长率明显降低,主要是形成的Al-Sr-P影响了变质效果。对于挤压铸造,合金的最佳处理工艺为Sr变质,不加P。     

Al-3P和Al-5Ti复合变质共晶铝硅合金的组织与性能

采用Al-3P和0.2 mass％Al-5Ti对共晶铝硅合金进行复合变质处理,并对复合变质前后共晶铝硅合金的显微组织和力学性能进行了分析和测试.结果 表明,Al-3P加入量和变质处理温度对共晶铝硅合金的显微组织和力学性能有明显影响.在700℃下采用0.6 mass％ Al-3P和0.2 mass％Al-5Ti对共晶铝硅合金进行复合变质处理时,α-Al相体积分数可达到55％,初生α-Al相呈细小枝晶状,硅相呈细小颗粒状.与0.2 mass％Al-5Ti变质处理合金相比,复合变质处理后共晶铝硅合金的抗拉强度和伸长率分别提高28.3％和56.7％,综合力学性能得到明显提高,且其拉伸断口呈现明显的韧性断裂.     

熔体处理对Al-Si合金铁相形貌的影响

共晶铝硅合金中的针状铁相经高温处理后,在金属型铸造条件下呈球状。含0.8％～1.8％Fe的Al-Si合金,针状铁相球化后,机械性能明显提高,其中含铁为1.8％的合金,室温抗拉强度提高83％,高温延伸率提高80％。球化后的铁相形貌具有重熔性。     

Si含量和热处理制度对铸造Al-Si合金组织和性能的影响

为提高铸造Al-Si合金的力学性能,研究了Si含量和热处理制度对Al-Si合金组织和性能的影响。结果表明,Si含量、固溶冷却介质、固溶温度、时效时间、时效温度对Al-Si合金硬度的影响依次减小。Al-Si合金的最优Si含量及热处理制度为Si含量12%,480 ℃固溶120 min,盐溶液冷却及175 ℃时效90 min。随着Si含量的增加,Al-Si合金硬度和抗拉强度提升;但当Si含量超过共晶点时,方块状初生硅相析出,易形成应力集中使得合金强度降低,断裂方式由韧性断裂变为解理断裂。铸态Al-Si合金中共晶硅为长针状,经最优工艺热处理后,长针状转变为短棒或颗粒状,共晶硅更加分散,在拉伸过程中应力集中减少,位错运动阻力增加,使得Al-Si 合金的力学性能提高。     

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%。     

超声处理对Mg-9Al-3Si合金组织及力学性能的影响

研究了超声处理对Mg-9Al-3Si合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明,通过控制超声工艺参数可改善Mg-9Al-3Si合金凝固组织,提高其力学性能的目的。在超声功率为0~900W时,随着超声功率增大,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为700W。在超声处理时间为0~90s时,随着超声处理时间延长,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为60s。分析其断口发现,未经超声处理的合金断裂形式为解理断裂,经过超声处理的合金断口解理台阶尺寸减小,呈准解理断裂特征。     

超低速压铸过共晶Al-Si合金的组织及力学性能研究

采用图像定量分析软件,研究了超低速压铸条件下,过共晶Al-Si合金压铸件不同壁厚处Si的等积圆直径da及Si的面积分数fSi的变化以及Si颗粒直径对本体试样抗拉强度和硬度的影响规律。结果表明,随着壁厚的增加(A部位壁厚为5mm、B部位壁厚为9mm和C部位壁厚为15mm),初生Si的da(A部位为18μm、B部位为46μm和C部位为82μm)和fSi(A部位为16.2%、B部位为25.8%和C部位为33.7%)均增大,并且da越大,压铸件的力学性能越好。     

Rapidly solidified hypereutectic Al-Si alloys prepared by powder hot extrusion

Rapidly solidified hypereutectic Al-Si alloys were prepared by powder hot extrusion.By eliminating vacuum degassing procedure.the fabrication routine was simplified.The tensile fracture mechanisms at room temperature and elevated temperature were investigated by SEM fractography.Compared with KS282 casting material,the tensile strength of rapidly solidified Al-Si alloy is greatly improved due to silicon particles refining while its density and coefficient of thermal expansion are lower.than those of KS282.The wear resistance of RS AlSi is better than that of KS282.     

工艺参数对触变压铸Al-30Si组织和性能的影响

研究了等温处理工艺和压射速度对触变压铸Al-30Si合金(加入1%的磷盐变质处理)组织和力学性能的影响。结果表明,触变压铸组织和常规铸锭组织相比,初生Si的形貌更加圆整,针状的共晶Si消失,而α-Al的的枝晶被打碎,以弥散的颗粒状分布;在固相率较高时,部分α-Al未熔化,以固相保留下来,形态为球状或近球状。常温下的抗拉强度在620℃保温100min和120min时,都随压射速度的增加呈现出先增大后减小的趋势,前者的最大值出现在6m/s,为226MPa;而后者的最大值出现在4m/s,为230MPa。在630℃保温120min时,抗拉强度随压射速度的增加而逐渐减小。     

Variation of microstructure of RE-containing AlSi20Cu2Ni1RE0.6 alloy with different cobalt contents

Cobalt is generally considered as the element that can promote the high-temperature mechanical properties of Al-Si alloys. In order to develop new hypereutectic Al-Si alloys that can be used at high temperature, the changes of microstructure of Al-20Si-2Cu-1Ni-0.6RE-xCo alloy with different contents of Co were studied in this paper. The results show that, under P-RE complex modification of the alloy melt, the content of Co varying from 0 to 1.5% had little influence on the refining effect of primary Si and modification effect of eutectic Si, but the amount of acicular RE-bearing Al-RE-Ni-Co-Si compounds gradually increased with the increase of Co content. In addition, Co could also modify the morphology of Fe-bearing phases, which solidified as particles instead of long needles. The addition of Co even has an adverse effect on the tensile strength of this RE-containing hypereutectic Al-Si alloy.     

热变形对共晶铝硅合金铸件组织和性能的影响

对共晶铝硅合金铸造试样实施热塑性变形,考察了变形工艺对其组织和性能的影响规律。研究表明,热变形可以球化共晶硅颗粒,焊合缩孔、缩松,从而使合金铸态下的抗拉强度由205MPa提高到260MPa,伸长率由3·2%提高到10%;合金热处理后的抗拉强度由292MPa提高到397·4MPa,伸长率由0·5%提高到6·5%;分别提高36·1%和1200%     

Microstructural Characteristic and Mechanical Behavior of Nodular Silicon Hypereutectic Al-Si Alloys

The microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu-Mg alloys containing 12 wt.% to 30 wt.% Si are discussed. The eutectic and primary silicon particles are nodulized by a designed modification practice followed by a solution heat treatment of 6 h to 8 h at 510°C to 520°C. Metallographic analysis was used to measure structural characteristics of the Si-rich structures. Spheroidization of silicon phase leads to an increase in tensile strength and ductility of alloys at room temperature and 300°C compared with commercial Al-Si alloy. Increasing Si concentration causes the ultimate tensile strength and elongation at room temperature to fall due to the appearance of coarse silicon particles, but the ultimate tensile strength at 300°C remains unchanged.