P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响

以过共晶Al-20Si合金为研究对象,分析了P-RE复合变质剂的变质机理,测试了室温下铸态A1-20Si合金的拉伸性能,并对拉伸断口做了深入分析.试验表明,Al-20Si台金变质后,初生Si和共晶Si均得到明显细化,初生Si转变为近球形,共晶Si细化为粒状和短棒状.尺寸分别从100 μm以上减小到10～15 μm和1μm以下;室温拉伸试验表明,变质后台金强度提高了一倍.变质后Al-20Si合金的断口由细小的解理面和解理面之间的撕裂棱、韧窝组成,解理台阶之间聚集有大量韧窝带.     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

复合变质剂加入顺序对过共晶铝硅合金组织的影响

研究了磷、稀土复合变质剂的加入顺序对过共晶Al-24%Si合金的影响,同时探讨了复合变质机制.试验分析表明:先加入磷,后加入稀土复合变质的合金比先加人稀土,后加入磷复合变质的合金细化效果更为明显,变质后合金初晶硅的平均尺寸由80μm细化为25μm,形状较统一,为板块状分布,共晶硅由珊瑚状细化为短杆状.     

超声波处理对过共晶Al-20%Si合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌的影响.控制Al-20%Si合金熔体温度在620～680℃之间时,研究合金凝固组织随熔体温度和超声波处理参数的变化规律.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大和处理时间的延长,Al-20%Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒;超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时.可以获得最佳的效果,初晶硅的尺寸细小、圆整度高、分布均匀.     

P-Sr-RE复合变质对过共晶铝硅合金微观组织的影响

通过单独添加稀土元素和复合添加磷+锶+稀土研究两种变质剂对Al-25%Si合金的变质效果,再经重熔和选择不同模具研究变质剂的重熔性和冷却速度对变质效果的影响。结果表明：稀土元素的添加可同时实现对初晶硅和共晶硅的细化变质,当稀土加入量为0.8%时,初晶硅平均尺寸为45μm,共晶硅细化为颗粒状或短棒状。RE加入量为1.0%,锶加入量为0.8%,磷加入量为0.8%时,初晶硅平均尺寸为33μm,共晶硅为颗粒状或短棒状。P-Sr-RE复合变质时,具有很好重熔性能,重熔5次后,初晶硅平均尺寸均小于60μm,共晶硅平均尺寸均小于10μm。此外,变质效果受冷却速度的影响很小,不同模具浇注后合金的初晶硅平均尺寸均小于33μm,共晶硅均为细小的短棒状。     

稀土和磷复合变质对Al-21%Si合金组织和耐磨性的影响

以过共晶Al-21％Si合金为研究时象，分析磷、稀土复合变质时合金组织和磨损性能的影响，并对其磨损机理进行了探讨。结果表明：复合变质后粗大块状、条状的初晶硅尺寸明显细化，粗大针状的共晶硅变为短杆状或颗粒状。P、RE时初晶硅均有细化作用，P的细化作用较强。当加入0．9％RE＋0．08％P时初晶硅细化效果最佳，初晶硅从66．4μm细化到23．3μm；RE对共晶硅的变质作用较显著，稀土含量为0．6％时，共晶硅平均尺寸从8．3μm细化到5．2μm。磨损试验结果表明：合金的耐磨性不仅与初晶硅颗粒尺寸和分布有关，而且受基体中共晶硅形态影响，磷、稀土复合变质剂配比为0．06％P＋0．6％RE时，耐磨性最好；其室温润滑磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主；干摩擦高速磨损条件下，主要磨损形式为氧化磨损和粘着磨损。     

稀土Pr对过共晶Al-18%Si-Mg合金组织与性能影响的研究

采用扫描电镜观察了不同稀土Pr加入量变质处理过共晶Al-18％Si-Mg合金的组织变化，并分析了稀土Pr对Mg2-Si相结晶行为及合金性能的影响。试验结果表明：在未完全变质合金中Mg2Si相以网状或骨骼状形式存在，与共晶Si片之间存在附着生长关系；而完全变质合金中，Mg2Si以细小的颗粒相形式孤立地存在于共晶团边界上，数量极少。稀土的存在对Mg2Si相凝固结晶行为及合金性能产生了重要影响，这与初晶Si和共晶Si的变质程度有关。     

P+RE变质对过共晶Al-Si合金组织的影响

采用P+RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质。结果表明,P+RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果。五心瓣状初晶Si尺寸明显减小且棱角钝化,共晶Si由原来的长针状变为短杆状,微观组织得到明显的细化。同时也对P+RE的变质机理进行了论述。     

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。     

Yb和Al-Ti-B复合变质对过共晶Al-Si铸造合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针,研究了不同比例的稀土Yb和Al-5Ti-B复合变质剂对过共晶Al-20Si合金显微组织与性能的影响。结果表明,Al-20Si合金中添加0.5% Yb和0.3% Al-5Ti-1B复合变质剂使得粗大的多边形状、块状和五瓣星状初生Si变质为细小块状,共晶Si由粗大的片状或针状结构变质为细小颗粒或者纤维结构,而且粗大的α-Al枝晶被细化为等轴枝晶。然而,当Al-5Ti-B变质剂含量达到0.4%时,初生Si和共晶Si出现粗化现象。力学性能测试结果表明,合金的抗拉强度和延伸率分别增加了83.7%和92.1%。     

高密度脉冲电流以对过共晶Al—Si合金凝固组织的影响

研究了高密度脉冲电流对过共晶Al-19Si合金凝固组织的影响。结果表明：未经任何处理的试样凝固组织中含有大量的长杆状初生Si，其长宽比较大，且共晶Si尺寸较大；而经过高密度脉冲电流处理后，凝固组织中初生Si转变为块状，长宽比显著减小，共晶Si呈短杆状，尺寸较小，另外在试样的局部存在初生Si晶粒破碎现象，这是高密度脉冲电流在熔体内部产生不平衡的电磁力而导致不平衡剪切的结果。     

高密度脉冲电流对过共晶Al-Si合金凝固组织的影响

研究了高密度脉冲电流对过共晶Al 19Si合金凝固组织的影响。结果表明 :未经任何处理的试样凝固组织中含有大量的长杆状初生Si,其长宽比较大 ,且共晶Si尺寸较大 ;而经过高密度脉冲电流处理后 ,凝固组织中初生Si转变为块状 ,长宽比显著减小 ,共晶Si呈短杆状 ,尺寸较小 ,另外在试样的局部存在初生Si晶粒破碎现象 ,这是高密度脉冲电流在熔体内部产生不平衡的电磁力而导致不平衡剪切的结果     

Influences of complex modification of P and RE on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-20Si alloy

P and RE complex modification of hypereutectic A1-Si alloys was conducted. The influences of P, RE content on the microstructure and mechanical properties of alloys were investigated. The complex modifications of P and RE make the coarse block primary silicon obviously refined and the large needle eutectic silicon modified to the fine fibrous or lamella ones. P mainly refines the primary silicon, but excess P is unfavorable to the refinement of primary silicon. RE can well refine the primary and eutectic silicon, but its modification effect on the eutectic silicon is more obvious. P can repress the modification of RE on the eutectic silicon The alloys with the additions of 0.08% P and 0.60% RE have the optimal microstructure and the highest mechanical properties. Compared with the unmodified alloy, the primary silicon of alloys can be refined from 66.4 μm to 23.3μm and the eutectic silicon can be refined from 8.3 μm to 5.2μm. The tensile strength is improved from 256 MPa to 306 MPa and the elongation is improved from 0.35% to 0.48%.     

Rapid solidification of Al-18%Si hypereutectic alloy in drop tube

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｒｏｐｔｕｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄｒｏｐｌｅｔｓｈａｓａｒｏｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｉｎｔｅｒｅｓｔｏｆｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔｓｆｏｒｔｈｒｅｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓ :( 1)ｆａｌｌｉｎｇｄｒｏｐｌｅｔｓａｒｅｅｆｆｅｃ ｔｉｖｅｌｙｉｎａｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｓｔａｔｅ[1] ,( 2 )ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｓａｖｏｉｄｅｄｄｕｒｉｎｇｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙｍａｔｅｒｉａｌｓｃａ…     

变质及合金化对过共晶Al-20%Si合金组织及磨损性能的影响

对过共晶Al-20%Si合金进行变质和合金化处理,并在不同环境温度下进行摩擦磨损测试。结果表明,经过Cu-P中间合金变质后的初晶Si相和共晶Si相明显细化和钝化,再添加1.5%Zr(质量分数)后初晶Si相的粒径更小,为20-40μm,且趋于球形。共晶Si相呈纤维状或短棒状,长度明显变短(≤50μm)。以上3种合金随环境温度的升高都出现了从轻微磨损到严重磨损的转变,且转变载荷随环境温度的升高而减小。室温下3种合金的磨损曲线差异不大,但在较高的环境温度下,经变质和合金化处理后,发生磨损转变的载荷明显减小,细化的初晶和共晶Si相提高了合金的性能,特别是高温耐磨性能。这归因于细化的Si相避免了应力集中和磨损过程中的直接破碎化,在高温磨损阶段磨损表面易形成机械混合层,阻碍合金与对磨副的直接接触,降低磨损率。     

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.     

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。     

Solidification behaviour of Al-7 %Si-Mg casting alloys

The effects of Mg content and cooling rate on the solidification behaviour of Al-7% Si-Mg(mass fraction)casting alloys have been investigated using differential scanning calorimetry, differential thermal analysis and microscopy. The Mg contents were selected as respectively 0.00%, 0.35% and 0. 70% (mass fraction). DTA curves of Al-7%Si-0.55%Mg(mass fraction) alloy at various cooling rates were accomplished and the alloy melt was cast in different cooling rates. The results indicate that increasing Mg content can lower the liquidus and binary Al-Si eutectic transformation temperatures. Large Fe-rich π-phases (AlsFeMg3Si6) are found in the 0.70% Mg alloys together with some small β-phases (Al5FeSi) ; in contrast, only β-phases are observed in the 0.35% Mg alloys. The test results of the Al-7%Si-0.55% Mg alloys identify that the liquidus and binary Al-Si eutectic transformation temperatures decrease, and the quantity of ternary Al-Si-Mg2 Si eutectic phase decreases as the cooling rate increases.     

强流脉冲电子束处理对Al-20Si合金微观组织和显微硬度的影响

研究了强流脉冲电子束处理对过共晶铝硅合金Al-20Si组织结构和显微硬度的影响.通过扫描电镜和X射线衍射对改性表面的组织特征进行了分析.扫描电镜结果表明,在电子束所诱导的顶部熔化层中,初生硅溶解在铝基体中形成了铝硅过饱和固溶体.相邻初生硅颗粒由于硅元素的扩散融合成大的初生硅颗粒.X射线衍射分析表明电子束处理后铝的晶格常数下降,晶格畸变增加.显微硬度测试结果指出初生硅的表面硬度在电子束处理后从中心向边缘呈现梯度分布,并且初生硅的中心硬度随脉冲次数的增加而减小.这表明强流脉冲电子束技术在处理过共晶铝硅合金初生硅组织中有着良好的应用前景.