添加Ce与P+Sr复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响

研究了添加Ce与P＋Sr复合变质对Al-21Si-1.5Cu-0.5Mg-2.5Fe合金显微组织与性能的影响.结果表明：添加1.5?使粗大针状铁相消失,形成富Ce富Fe的鱼骨状相;P＋Sr复合变质可使初晶硅平均尺寸由70mm细化到20mm,共晶硅平均截线长降到2.1 mm,合金室温抗拉强度比未变质前提高21.5%,与P＋Sr＋Ce复合变质的Al-21Si-1.5 Cu-1.5Ni-2.5Fe-0.5Mg合金相当.     

变质处理对A356合金性能的影响

研究了稀士Ce变质及Ce+Sr复合变质对A356合金性能的影响.分析了变质剂加入量对A356合金组织和性能的影响.研究结果表明,在采用金属型铸造的条件下,加入0.5％Ce变质或者采用0.05％Sr+0.45％Ce的复合变质均能达到最佳的变质效果.由于变质剂的加入,使得合金的晶粒尺寸减小,晶粒平均尺寸由未变质时的约4mm降低到变质后的约1mm.扫描电镜结果表明,共晶硅的产生都是在铝相的狭缝中,同时也证明复合变质的效果更优.     

Al-22Si-1.5Ni-1.5Cu-0.8Fe-0.8Mn合金用P-Ce-Sr复合变质处理

采用L^9（3^4）正交表安排P、Ce和Sr对铝-硅合金进行复合变质处理试验。正交试验表明最佳变质剂配方为w（P）2％（CaH2PO4＋2CaSO4）＋w（Ce）0．3％＋w（Sr）0．3％。方差分析结果表明：P对初晶硅影响较显著,而Ce和Sr对初晶硅无影响;Sr对共晶硅影响显著,P对共晶硅影响较显著,Ce无影响。拉伸断口扫描电镜分析表明所有试样均为韧窝状断口。未变质处理的试样拉伸断口上有许多较粗的初晶硅,容易产生应力集中,使抗拉强度降低。复合变质处理的试样断口中的硅相为均匀细粒状,减少了应力集中;复合变质处理使该合金中硅相细化,使布氏硬度提高50％,硬度可达HB84．9;抗拉强度比未经变质的提高20％．Rm=320N／mm^2。     

元素Cu、Mn及热处理对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

在Al-20Si合金中添加含Cu、Mn元素的中间合金,熔炼得到Al-20Si-0.2Cu-0.3Mn、Al-20Si-0.6Cu-0.5Mn、Al-20Si-1Cu-0.7Mn和Al-20Si-1.4Cu-0.9Mn的Al-Si合金。采用金相显微镜、拉伸试验机、布氏硬度计等对铸态及固溶处理+人工时效(T6)热处理态的不同Cu、Mn含量的Al-20Si合金的微观组织及力学性能进行研究。结果表明:Cu、Mn元素可以细化Al-20Si合金中的初生硅和共晶硅,使其组织均匀化,并提高Al-20Si合金的抗拉强度和布氏硬度。Cu、Mn元素的合理添加量分别为1wt%和0.7wt%,此时铸态Al-20Si合金的抗拉强度达到最大值(238 MPa),T6热处理态Al-20Si合金的硬度达到最大值(212 HB)。T6热处理可以改善Al-20Si合金中的Si相,细化初晶硅和共晶硅,消除枝晶,并形成固溶强化。     

细化变质处理对铸造Al-7.5Si-4Cu合金力学性能和组织的影响(英文)

研究了单一和复合Al-5Ti-B、RE和Al-10Sr细化变质剂对砂型铸造Al-7.5Si-4Cu合金力学性能、显微组织、细化变质效果及其金属间化合物变化的影响。结果表明:与单一细化变质处理以及铸态相比,经过添加质量分数为0.8%的Al-5Ti-B、0.1%的RE和0.1%的Al-10Sr细化变质剂复合细化变质处理后铸造Al-7.5Si-4Cu合金的力学性能和显微组织都得到了显著改善。对于单一细化变质处理,加入0.8%的Al-5Ti-B中间合金后,合金的抗拉强度和布氏硬度得到大幅度提高,并且细化了α(Al)相。加入0.1%的RE中间合金后,合金的伸长率得到了最大程度的提高。这是因为RE的加入使铝合金熔液而得到净化,同时改变了金属间化合物的形状。而加入0.1%的Al-10Sr变质剂后,合金的屈服强度得到改善,但其他性能的改善有限。Al-10Sr变质剂对共晶硅具有较强的变质作用,但使得铝合金熔体含气量增加并形成严重的柱状晶组织。利用硅相的平均面积和长宽比描述细化变质效果得到的结论与力学性能和组织分析的结果相同。     

冷却速率和Er-Zr含量对Al-7Si-0.3Mg合金共晶组织的变质作用

采用复合添加Er、Zr元素变质处理了Al-7Si-0.3Mg合金,通过控制冷却速率和Er、Zr元素添加量来变质合金中粗大的针片状共晶硅相。采用金相观察、扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射及能谱分析等测试分析手段研究了Er、Zr元素对Al-7Si-0.3Mg合金中共晶硅相的变质作用,并探讨了Er、Zr复合变质机理。结果表明,当添加0.15wt%Er和0.15wt%Zr时,合金中的共晶硅相得到明显细化,不同的冷却速率也能显著改变共晶硅相形貌。当冷却速率为250～300℃/s并添加0.25wt%Er和0.25wt%Zr时,合金中共晶硅相变质为细小的纤维状。     

过共晶铝硅合金的磷锶复合变质

利用金相显微镜、扫描电镜和X-射线,研究了P、Sr、P+Sr变质对Al-25％Si的影响,考察了变质剂的加入顺序、加入量,结果表明:P对初晶硅有很好的变质效果,对共晶硅没有变质作用;Sr对共晶硅变质效果好,对初晶硅变质效果不明显;P+Sr复合变质时,先加Sr后加P,Sr加入量为0.8％,P加入量为1.0％时,合金组织中...     

Al-10Si-2Fe中间合金对Al-10Si-2Cu合金共晶团细化及热裂敏感性的影响

通过测量Al-10Si-2Cu合金共晶团尺寸、冷却曲线、热裂敏感性等,研究了Al-10Si-2Fe中间合金对经Sr变质的Al-10Si-2Cu合金共晶团尺寸的影响,以及共晶团尺寸对热裂敏感性的影响。结果表明,在Sr变质的Al-10Si-2Cu合金熔体中添加Al-10Si-2Fe中间合金处理后,其共晶团尺寸明显减小,抗拉强度和伸长率都得到提高,热裂敏感性显著降低。     

细化变质处理对A356.1合金组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸性能测试和DSC差热分析等方法系统研究Al-5Ti-1B、Sr、La、Ce对A356.1铝合金组织和性能的影响。结果表明:Al-5Ti-1B对A356.1合金中初生α(Al)晶粒的细化作用十分显著,而对共晶硅和富铁相没有明显变质作用。Sr能有效地将A356.1合金中粗大、狭长的板条状转变为细小的颗粒状和短纤维状,从而大幅降低共晶硅的长度,并显著改善共晶硅的形状系数,但对初生α(Al)相和富铁相没有明显的细化变质作用。La、Ce对A356.1合金中初生α(Al)、共晶硅和富铁相均有一定的细化变质作用,但细化效果远不及Al-5Ti-1B,变质效果明显不如Sr。加入RE元素后,富铁相的形态未发生明显变化,但长度大幅减小,说明RE对富铁相的长大具有显著的抑制作用。当采用Sr变质时,合金的综合力学性能达到最佳,其中伸长率较添加Al-5Ti-1B、La、Ce时的分别提高56.8%、32.7%和21.1%。     

La和Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和激光导热等手段，研究了单独或复合添加La、Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金微观组织、力学性能和热导率的影响。结果表明，添加0.3%的(La+Ce)后，合金中α-Al相得到了较大程度的细化，二次枝晶臂间距(SADS)达到较小值(13.1μm),共晶Si形貌转化为细小的颗粒状且均匀地分布于晶界处，富Fe相长度降低了57.51%,其合金的热导率为159.68 W/(m·K)、抗拉强度为231.3 MPa、伸长率为6.89%,与未添加稀土合金相比，分别提高了13.79%、24.96%和118.73%。     

Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.2La-0.8Ce合金双级固溶处理工艺研究

以Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.8Ce-0.2La铸造耐热铝合金为研究对象,对其进行双级固溶处理,以及人工时效。通过OM、SEM观察以及拉伸性能测试等手段,研究不同二级固溶温度和时间对合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,随二级固溶温度升高和固溶时间延长,合金初生Si相钝化,共晶Si和网状相溶断成颗粒状或块状,室温和高温抗拉强度呈先增加后降低的趋势,当二级固溶温度达到530℃,时间为2h时综合性能最好。对试样进行200℃×6h的时效处理,并进行室温和高温(300℃)拉伸试验,结果表明,当合金经过490℃×2h+530℃×2h+200℃×6h热处理后,室温抗拉强度达342.0MPa,高温抗拉强度达到159.9MPa。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

Mn和Ce对Fe-Ni-Mn-C-Si-Ce系合金组织和性能的影响

采用熔炼法制备出新型高耐磨的Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系固体自润滑材料,研究稀土元素Ce对Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si系合金中石墨的球化作用及Mn含量对力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着Mn含量的增加,合金凝固组织中奥氏体的硬度逐渐增大,特别是Fe-20Ni-xMn-3.5C-2.5Si-0.75Ce系合金在摩擦过程中的表面硬度大幅度提高,呈现出高锰钢特有的表面加工硬化性质,通过TEM可以观察到磨损表面生成孪晶型马氏体;添加0.75%（质量分数）的稀土Ce可以使结晶的石墨球化,使抗拉强度和抗弯强度大幅度提高,大约比未经球化处理的提高3～5.8倍;稀土Ce的加入可以促进Fe1.1Mn3.9C2型碳化物的生成,使材料的耐磨性进一步提高,其中Fe-20Ni-16Mn-3.5C-2.5Si-0.75Ce合金的磨损率最低,大约是QT500球墨铸铁的1/13。     

Effect of Magnesium on Microstructure Refinements and Properties Enhancements in High-Strength CuNiSi Alloys

Microalloying is an effective method to improve the comprehensive properties of copper alloys.The effects of magnesium on the microstructure,mechanical properties and anti-stress relaxation properties of CuNiSi alloys have been investigated.Results demonstrated that magnesium plays significant roles in refining the dendritic microstructure of the as-cast ingot,accelerating the precipitation decomposition,improving the mechanical properties and increasing the anti-stress relaxation properties.The incremental strength increase is due to the Orowan strengthening from the nanoscale Ni_2 Si and Ni_3 Al precipitates.As compared with the Cu-6.0 Ni-1.0 Si-0.5 Al(wt%) alloy,the ultimate tensile strength of the designed Cu-6.0 Ni-1.0 Si-0.5 Al-0.15 Mg(wt%) alloy increases from 983.9 to 1095.7 MPa,and the electrical conductivity decreases from 27.1 to 26.6% IACS,respectively.The stress relaxation rates of the designed Cu-6.0 Ni-1.0 Si-0.5 Al-0.15 Mg alloy are 4.05%at 25℃,6.62% at 100℃and 9.74% at 200℃after having been loaded for 100 h,respectively.Magnesium significantly promotes nucleation during precipitation and maintains small precipitate size.     

喷射沉积Al-17Si-4Fe-2Mn-3Ni-3.5Cu-1Mg合金组织与性能

采用喷射沉积快速凝固技术制备了Al-17Si-4Fe-2Mn-3Ni-3.5Cu-1Mg合金,利用金相、XRD、SEM等测试方法分析了合金的组织特征、热稳定性及力学性能.结果表明,喷射沉积合金的组织由大量弥散分布的粒状相,少量块状相和共晶基体组成.合金在150、250、350 ℃下不同时间加热后,初晶Si没有明显的粗化.证明其在350 ℃下具有良好的热稳定性.合金经热处理后,室温抗拉强度达373 MPa.     

Co对Al-20Si-2Cu-1Ni-0.5Mn合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、图像定量分析软件等,研究了在Al-20Si-2Cu-1Ni-0.5Mn合金中分别添加质量分数为0.5%、0.9%、1.5%的Co对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Co含量的增加,合金中的含Co金属间化合物的体积分数和平均直径均有所增加,其形态也由小团块状转变为发达的树枝晶。合金的力学性能随Co含量的增加逐渐降低。Co元素对于初生Si没有明显的变质作用。     

Grain refinement of primary silicon in hypereutectic Al-Si alloys by different P-containing compounds

The grain refinement behavior of Si-3 P,Si-25 Mn-10 P,and Al-10 Si-2 Fe-3 P master alloys on hypereutectic Al-24 Si alloy was studied.Microstructure analysis indicates that the P-containing compounds in the three master alloys are Si P,Mn P,and Al P,respectively.The coarse flower-like primary silicon in the Al-24 Si alloy transforms into smaller,well-distributed blocks with the addition of various master alloys.When pouring at 840°C,the average grain size of the primary silicon refined by Si-25 Mn-10 P master alloy with a holding time of 30 min is about 18μm,which is significantly smaller than those refined by Si-3 P and Al-10 Si-2 Fe-3 P master alloys.The grain size shows an increasing trend when the holding time is further prolonged.Higher holding temperature has a positive effect on the grain refinement of Si-25 Mn-10 P master alloy.The grain refinement mechanism of the three master alloys was also discussed.     

T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg合金干滑动摩擦磨损性能的研究

利用UMT-2 型摩擦磨损试验机研究了T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg 合金的干滑动摩擦磨损性能,采取SEM、XRD、EDS等方法分析了合金在不同转速和载荷下的摩擦磨损行为。结果表明：合金的磨损率随转速和载荷的增加而增大,但在800 r/min的高转速下仍具有良好的耐磨性,15N高载荷时的磨损率相对于5N低载荷时只增加了291%,属于轻微磨损;摩擦系数的平均值在0.35-0.40范围内变化,且随时间的变化不大,具有较高的稳定性;另外,磨损机制由低速轻载时的磨粒磨损、粘着磨损向高速重载时的剥层磨损、氧化磨损转变。     

Influence of Alloying Element Addition on Cu–Al–Ni High-Temperature Shape Memory Alloy without Second Phase Formation

In this study,the effects of rare earth Gd and Fe elements on the microstructure,the mechanical properties and the shape memory effect of Cu–11.9Al–3.8Ni high-temperature shape memory alloy were investigated by optical microscopy,scanning electron microscopy,X-ray diffraction and compression test.The microstructure observation results showed that both Cu–11.9Al–3.8Ni–0.2Gd and Cu–11.9Al–3.8Ni–2.0Fe–0.2Gd alloys displayed the fine grain and singlephase b01martensite,and their grain size was about several hundred microns,one order of the magnitude smaller than that of Cu–11.9Al–3.8Ni alloy.The compression test results proved that the mechanical properties of Cu–11.9Al–3.8Ni alloy were dramatically improved by alloying element additions due to grain refinement and solid solution strengthening,and the compressive fracture strains of Cu–11.9Al–3.8Ni–0.2Gd and Cu–11.9Al–3.8Ni–2.0Fe–0.2Gd were 12.0%and 17.8%,respectively.When the pre-strain was 10%,the reversible strains of 5.4%and 5.9%were obtained for Cu–11.9Al–3.8Ni–0.2Gd and Cu–11.9Al–3.8Ni–2.0Fe–0.2Gd alloys after being heated to 500°C for 1 min,and the obvious two-way shape memory effect was also observed.