利用强磁场控制过共晶铝硅合金的凝固组织

研究了静磁场和梯度磁场的强度和方向对Al-15.7%Si合金宏观和微观凝固组织的影响.结果表明,在不同的磁场条件下,从过共晶合金中析出的初晶硅粒的分布状况和共晶硅的形态和密度有显著不同.通过改变磁感应强度和磁场梯度的大小和方向可有效控制初晶硅的分布;合理控制强磁场的操作参数可达到细化铝硅共晶体的目的.强磁场的磁化力和洛伦兹力通过控制初晶硅颗粒迁移行为来改变其在合金基体中的分布状态,通过影响凝固过程中的对流现象改变合金的凝固组织.     

Sr+B+RE联合细化变质对Al-30Si合金热处理性能的影响

通过正交试验、金相实验和硬度实验研究了Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的固溶温度、保温时间对合金显微组织及硬度的影响,得出了Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的最佳热处理工艺参数。结果表明,固溶温度与保温时间对合金显微组织与硬度均有影响。当保温时间一定时,随着固溶温度的升高,初晶硅溶入基体越来越充分,被基体分割的效果越来越明显,共晶组织变得粗大,圆整度变高,合金硬度提高。当固溶温度一定时,随着保温时间的延长,初晶硅溶入基体越来越充分,被基体分割的效果越来越明显,共晶组织变得粗大,圆整度变高,合金硬度提高,当温度达到540℃时,保温时间的延长使共晶组织圆整度变差,合金的硬度反而下降,固溶温度为540℃、保温时间为7h时硬度最高。Sr+B+RE联合细化变质后的Al-30Si合金的最佳热处理工艺参数为540℃×7h。     

快速凝固过共晶铝硅合金的显微组织及摩擦学行为研究现状

过共晶铝硅合金由于具有高耐磨性、低热膨胀系数和高比强度而广泛应用于汽车和飞机制造业.该类合金在常规铸造下易产生粗大的脆硬初生硅相,降低合金力学性能及耐磨性.而利用快速凝固技术能够有效细化硅相,制备出高耐磨的过共晶铝硅合金.过共晶铝硅合金的性能可以通过改变共晶硅和初晶硅的形态及其分布、二次枝晶胞的尺寸或臂间距等方式加以改善.目前过共晶铝硅合金的研究大多是关于控制共晶和初晶硅的形态和分布,而针对常规铸造的细化晶粒工艺只对25％(质量分数)硅含量以下的过共晶铝硅合金有明显效果,因此研究人员聚焦于能对高硅含量的过共晶铝硅合金实现晶粒细化的快速凝固技术.快速凝固技术区别于常规铸造的特点是高冷却速度,研究发现冷却速度对过共晶铝硅合金的相平衡和微观结构有着显著的影响.随着冷却速度的增加,过共晶铝硅合金的微观结构细化、化学均匀性提高、固溶度增加,形成非晶及亚稳相,极大地改善了过共晶铝硅合金的性能.根据不同快速凝固技术制备的过共晶铝硅合金,其细化的显微组织及对应的摩擦学行为也有所不同.这些差异对于完善快速凝固过程中硅晶粒形核长大机制、形态演化机制及其对过共晶铝硅合金性能影响的理论体系能够起到有效的补充作用.本文综述了快速凝固过共晶铝硅合金四种主要制备方法:衬底急冷技术、快速凝固-粉末冶金技术、喷射沉积技术和选择性激光熔化技术,分析了相关快速凝固工艺的研究现状,对比了不同工艺制备的过共晶铝硅合金的显微组织及耐磨性能,并从理论体系、性能预测和技术工艺三方面对其未来的研究方向提出了一些可行建议.     

超声波导入时初始温度对铝-硅合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20％Si合金进行处理,控制Al-20％Si合金熔体温度在620～680℃,研究合金组织随超声波导入时熔体初始温度的变化规律。实验表明,随着导入超声波时熔体温度的升高,初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的颗粒状,超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,初晶硅的组织细小、圆整度高、分布均匀。     

喷射沉积Al-30Si组织及其半固态保温转变规律

对喷射沉积Al-30%Si合金组织及其在半固态保温过程中的转变进行了试验研究,喷射沉积Al-30%S合金沉积态组织是由细小的Si相与α基体组成,提出这种组织是由于离异共晶引起的,并运用该机制对组织中Si相的集聚进行了解释,认为其形成机制为,欺 一,在沉积阶段凝固过程中大量细小的Si发生了粗化和团聚;其二,大量的Si在沉积时会发生碰撞而靠在一起,在随后的离异共晶凝固过程中,共晶硅附着在初生硅上从而将原来相互独立的Si联结在一起,在半固态保温过程中,基体发生熔化而出现球形α,而Si相则发生粗化,且粗化速度与保温温度和时间有关。     

过共晶Al-22Si合金的切削加工性能研究

采用金属铸造法制备过共晶Al-22Si合金试样块,在光学显微镜上观察细化变质后过共晶Al-22Si合金的微观组织形貌,并测试其布氏硬度值和铣削表面粗糙度.通过正交试验探究轴向切深、进给量、铣刀转速对铣削力的影响.实验结果表明:细化变质后的过共晶Al-22Si合金初晶硅尺寸减小,共晶硅呈短棒状,合金硬度很高,铣削表面粗糙度较小;在铣削加工中,铣刀转速对合金铣削力的影响最大,其次是轴向切深,最小的是进给量.     

初始Si含量对离心法制备过共晶Al-Si合金FGM中初晶硅分布的影响

很多实验表明,Si含量不同导致离心法制备过共晶Al-Si合金梯度功能材料(FGM)中初晶硅分布内外侧不同。为了解释这一实验现象,通过理论分析,提出存在一临界初始含量和临界析出温度的观点。分析表明:当Si含量低于临界含量和析出温度低于临界析出温度时,过共晶Al-Si合金析出的初晶硅密度小于残余合金熔液密度;当Si含量高于临界含量时,在临界温度以上合金析出的初晶硅密度大于合金熔液密度,临界温度以下合金析出的初晶硅密度小于合金熔液密度。这导致了离心法制备不同初始Si含量的过共晶Al-Si合金FGM中初晶硅分布于内外侧不同。最后采用实验进行了验证。     

深过冷Ni-Sn合金非规则共晶的形成机制

采用熔融玻璃净化配合循环过热使Ni-32.5%Sn(质量分数)共晶合金实现了深过冷快速凝固.当过冷度大于某一临界值时,非规则共晶在凝固组织中出现.随着过冷度的提高,最终得到完全的非规则共晶组织.通过分析Ni-Sn共晶合金中各相形核、生长、以及枝晶熔断机制随过冷度的变化,解释了非规则共晶的形成机制.在深过冷条件下熔体中初生相率先形核并长入过冷熔体中,形成枝晶骨架,再辉重熔后次生相从残余熔体中析出并包围初生相,形成非规则共晶.     

热处理对变质处理Al-Si合金组织的影响

本文采用金相显微镜、扫描电镜观察及能谱分析,研究热处理对Na盐变质Al-12％Si合金组织的影响。研究结果表明：Al-12％Si合金加入25％NaF＋62％NaCl＋13％KCl变质后共晶硅相细化;Al-12％Si合金经过热处理,随着加热温度的升高及保温时间的延长,硅相逐渐粒状化,其中变质处Al-12％Si合金的细化效果更佳;在本试验条件下,经过变质处理的Al—12％Si合金经加热577℃保温8h后,获得了硅相呈细小颗粒状,在a—Al基体上均匀分布的共晶组织。Na盐吸附于硅的晶核表面,阻碍硅晶体的长大,使Si相细化。Al-12％Si合金热处理过程中,随温度的升高及保温时间的延长,使原子扩散加快,促进硅相细化。     

过冷度对Fe-Ni-P-B软磁合金凝固组织的影响

采用玻璃包覆法(fluxing)提纯和在不同温度下保温,获得了Fe40Ni40P14B6合金熔体的凝固组织,研究了过冷度对凝固组织的影响.结果表明,随着过冷度的增大,Fe40Ni40P14B6的凝固组织从亚共晶转变为共晶组织,晶粒尺寸明显减小.当过冷度超过某一临界值时,合金熔体发生Spinodal分解,形成网状结构的凝固组织并使晶粒显著细化,达到纳米尺度.在深过冷条件下,可获得块体纳米晶凝固组织.     

AlSi5合金的制备

铝硅合金是一种典型的共晶合金,组织中的β相的性能与纯硅相似,在常规铸态条件下,共晶硅呈片状,初晶硅呈多角形块状和板状.硅相很脆,大大降低了合金的强度和塑性.因此,AlSi合金的性能和β相的形态与分布密切相关,尤其对于Si含量高的AlSi合金.本文综述了各种改善A1Si合金性能的制备方法(包括变质熔炼、快速凝固以及粉末冶金方法等),比较了各种方法制得材料的组织性能特点.同时研究了铸态和加工态AlSi5合金的组织结构特点.实验结果表明,经过轧制+退火处理后,α相晶粒尺寸＜50μm,α相和硅相的分布得到改善.     

不同硅含量的铝硅合金在烟气冷凝液中的腐蚀行为

铝硅合金用作烟气冷凝器基材具有良好的前景,目前对其在烟气冷凝液q-的腐蚀行为研究不多。通过扫描电镜、电子能谱、金相显微镜、极化曲线、交流阻抗和全浸腐蚀试验考察了不同硅含量的铝硅合金在60℃烟气冷凝液中的腐蚀行为。结果表明：铝硅舍金在60℃的烟气冷凝液中主要发生点蚀,硅含量较低（小于共晶点12．5％）时,铝硅合金容易在晶间发生局部腐蚀;硅含量较高（大于共晶点12．5％）时,共晶体逐渐减少,块状初晶硅大量析出,加剧了铝硅合金的局部腐蚀;Si含量为13％时,铝硅合金中形成较多的纤维状共晶体（仅＋Si）并均匀分布在铝基中,其耐孔蚀性能最强,这种铝硅合金可用作烟气冷凝换热器基材。     

(NaPO3)n对过共晶Al-Si合金初晶硅细化的研究

研究了 (Na PO3) n 对 Al- 2 2 % Si过共晶合金初晶硅的晶粒细化作用。结果表明 ,(Na PO3) n对初晶硅的细化效果优于 Cu P,同时 (Na PO3) n 具有共晶硅变质的作用。采用 (Na PO3) n 处理的 Al- 2 2 % Si- 1.0 % Cu- 0 .5 % Mg- 0 .5 % Mn合金的平均抗拉强度可达 2 73MPa。以扫描电镜、电子探针为检测手段研究了 P元素对过共晶 Al- Si合金的 Si晶体的影响。结果表明 ,一方面 Al P作为异质核心细化初晶硅 ,另一方面 ,有 Na同时存在时 ,P的扩散受阻 ,P元素在 Si相生长表面富集 ,阻碍了 Si相生长 ,细化了初晶硅。     

强磁场对过共晶铝硅合金中初晶Si分布的影响

对Al-18% (质量分数) Si合金进行磷盐变质处理,分别在变质剂反应温度保温20,40min,发现不施加强磁场条件下,凝固组织中的初晶Si相集中在试样周边附近,试样中心处为共晶组织.施加强磁场条件下,凝固组织中的初晶Si相分布在整个试样中.施加强磁场后试样中的初晶Si的尺寸比没有被施加强磁场的试样中的初晶Si尺寸大.     

过冷对亚共晶Fe-C-Si合金凝固组织的影响

利用玻璃包熔在悬浮熔炼装置上,通过多次热循环的方法,使处于真空条件下的亚共晶 Fe-C-Si 合金熔体获得深过冷。试验结果表明:随着循环次数的增加,过冷度增大,而凝固组织中的初生相二次臂间距(DAS)减小,r-Fe_3C 共晶形态由蜂窝状向板片状转变且片间距减小。     

电磁铸造对Al–Si12.6%共晶合金微观组织的影响

目的 了解外加耦合场作用下Al–Si合金的微观组织演变情况。方法 利用外磁场加强凝固过程中熔体的流动,从而获得合金中各相的形态、分布和取向等,利用扫描电子显微分析技术(SEM)和电子背散射衍射分析技术(EBSD)研究电磁场对Al–Si12.6%共晶合金微观组织的影响规律。结果 在磁场作用下,铸件的组织均匀性增加,初生铝和共晶硅的尺寸均减小,并且随着磁场强度的增大,共晶硅的含量和尺寸呈减小趋势,其形态趋于等轴状,共晶硅附近各铝枝晶之间的外延生长关系消失,相互独立形核和长大。结论研究成果可以为电磁铸造对Al–Si系共晶合金微观组织研究提供一定的参考。     

粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料的制备及界面结合研究

以粉煤灰泡沫陶瓷作为增强相,以铝硅合金作为基体材料,采用挤压铸造工艺制备出粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料。研究了相同浇注温度不同基体材料以及同种基体材料不同浇注温度因素下复合材料界面结合的情况。结果表明,以亚共晶铝硅合金(ZL101)、共晶铝硅合金(ZL102)和过共晶铝硅合金(Al-23Si)作为基体材料均能制备出界面结合良好的复合材料,并且界面之间形成了一组织紧密的硅相过渡带;粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料的界面结合机构是机械联锁结合、存在扩散层和界面反应的混合机构;铝硅合金与粉煤灰泡沫陶瓷的界面结合能力随着温度的升高而提高,在温度低于780℃的情况下,界面易出现分离现象,780~810℃为较佳浇注温度。     

强磁场对Al-18Si合金凝固组织的影响及其机理研究

研究了过共晶Al-18Si合金在稳恒强磁场中的凝固行为.实验表明,在稳恒强磁场作用下,过共晶Al-18Si合金中的初生Si发生显著偏聚.为解释初生Si的偏聚机理,建立了相应的量子理论模型.模型认为:初生Si在Al-18Si合金中的偏聚是由于部分Si原子在磁场中获得附加能后,沿磁场方向做旋进运动所致.Si原子在10T磁场中获得的附加能为1.854×10-22J.     

大过冷Al-Mn-Si合金的凝固

本文采用玻璃包裹法加热冷却循环处理成分(wt-%)为 Al-25.44Mn-17.15 Si 的三元合金,得到了大过冷度的合金熔体。实验表明,三元合金大过冷凝固时有三次相析出。X 光衍射和透射电镜分析发现,合金中存在着五次对称准晶相及少量的 T 相、α-Al 和 Si 相。     

喷射沉积连续挤压Al-20Si合金

采用喷射沉积连续挤压工艺制备Al-20Si合金棒料。结果表明不同的雾化颗粒因遗传熔体的不均匀性而出现成分差异,并对沉积坯内初晶硅分布有一定的影响,但是在挤压过程中这种分布不均现象会被消除。初晶硅在挤压过程中被破碎并随基体的流动而扩散;对不同挤压比制备的合金杆料进行微观组织观察,发现随着挤压比的增加,棒料内初晶硅更加细小弥散,尺寸均匀。合金室温抗拉强度也随着挤压比的增加而增加,挤压比为17时Al-20Si合金的抗拉强度达到195.6MPa。