高频磁场下制备铝基表面增强梯度复合材料

通过向Al-15Mg2Si合金中加SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-15Mg2Si和Al/15Mg2Si/Al2O3两种梯度复合材料.分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和力学性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征.     

亚共晶铝硅合金自生Mg_2Si复合材料的显微组织研究

采用光学显微镜,对亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si复合材料的显微组织进行分析。结果表明,Al-8%Si合金中加入6%镁时,共晶Mg2Si组织呈完整发达的古汉字状、树枝状、五星花瓣状等;加入2%镁时,Mg2Si量极少,呈零星颗粒状、鱼骨状或树枝状;加入4%镁时,共晶Mg2Si组织形貌呈纤维状、树枝状,这种显微组织即为亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si增强相的理想组织。     

冷却速率对Al-Si-Mg三元合金凝固过程的影响

试验研究了冷却速率对Al-2.06%Si-1.58%Mg三元合金凝固过程的影响.同时通过热力学计算预测了不同冷却条件下Al-2.06%Si-1.58%Mg三元合金的凝固路径和相析出规律.试验及计算结果均表明,改变凝固速率可使Al-2.06%Si-1.58%Mg合金的凝固过程按照不同的路径进行,从而达到控制析出相种类的目的.在低的冷却速率下,相析出规律为:L→L1 Fcc_A1→L1 Fcc_A1 Si→L1 Fcc_A1 Si Mg2Si,而在较高的冷却速率下,相析出规律为:L→L1 Fcc_A1→L1 Fcc_A1 Mg2Si→L1 Fcc_A1 Si Mg2Si.     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

锶及硼对Al-13%Si-0.3%Mg合金流动性的影响

采用浇注螺旋型试样方法,测量锶及锶硼联合加入对Al-13%Si-0.3%Mg合金流动性的作用;并通过温度校正方法校正浇注温度误差对测量结果的影响。研究发现,随锶的加入,Al-13%Si-0.3%Mg合金流动性稍有下降;含锶的Al-13%Si-0.3%Mg合金随硼含量的增加,合金的流动性明显提高;锶、硼联合加入后合金的流动性比基本合金要好。采用对凝固初期的合金进行液淬方法研究该合金的凝固方式。根据合金液淬后的组织及合金凝固方式分析锶及锶硼联合加入影响Al-13%Si-0.3%Mg合金流动性的原因。     

离心铸造初生Si及Si/Mg2Si颗粒增强铝基复合材料的组织与性能

采用离心铸造方法制备初生Si颗粒单独增强Al-18Si初生Si/Mg2Si颗粒混合增强Al-18Si-5Mg铝基复合材料活塞。研究内浇口尺寸、浇注温度、模具温度、离心转速对Al-18Si-5Mg活塞的组织的影响,测试两种离心铸造活塞的硬度和耐磨性能,并与重力铸造Al-18Si活塞进行性能对比。结果表明:内浇口厚度尺寸为8mm,浇注温度为770℃,模具温度为400℃,离心转速为800 r/min时,离心铸造获得成形效果好且无铸造缺陷的Al-18Si、Al-18Si-5Mg活塞,活塞顶部及环槽区分别偏聚有大量的初生Si颗粒和初生Si/Mg2Si颗粒,而活塞裙部为无颗粒的基体组织。离心铸造Al-18Si-5Mg活塞在顶部及环槽的硬度比离心铸造Al-18Si活塞的提高了10%,前者的耐磨性能略优于后者;离心铸造Al-18Si-5Mg活塞顶部及环槽的硬度比重力铸造Al-18Si活塞的提高了10%~20%,且前者的平均磨损量仅为后者的60%~68%.     

Mg-15%Al-5%Si-0.5%Sb合金制备及其组织研究

采用普通金属型重力铸造法制备了Mg-2.19%Si和Al-17.8%Si中间合金以及Mg-15%Al-5%Si-0.5%Sb自生复合材料。研究表明,采用粒径为4 mm的结晶硅,通过气体保护、添加覆盖剂等保护措施,在810℃下保温5 h可制得Mg-2.19%Si中间合金,Al-Si中间合金可采用低温加硅法制备。Mg-15%Al-5%Si-0.5%Sb自生复合材料中的Sb对Mg2Si相有一定的细化作用,并使树枝状的Mg2Si转变为粒状,但细化尺寸有限,应采取其它方式进一步细化。     

基体中Si含量对Al-Si/SiCP复合材料界面结合的影响

采用扫描电镜对SiC颗粒增强Al-7%Si(质量分数,下同)、Al-12%Si和Al-22%Si三种铝基复合材料中基体/SiC的界面结合状况进行了研究,结果表明:尽管基体合金中的Si含量不同,但复合材料的基体/SiC界面都有Si相小颗粒析出;在w(Si)=12%的共晶Al-Si合金为基体的复合材料中,SiC颗粒周围Si相小颗粒数量最多.Si相存在于SiC颗粒与铝合金基体之间,一边与基体相连,另一边与SiC增强体相连,起到了"连接桥"的作用,改善了复合材料的界面结合质量.     

TiB_2增强Al-18%Si复合材料的硬度测试与断口分析

将KFB_4与TiO_2混合后加入Al-18%Si熔体,通过熔体直接反应方法,制备出Ti B_2/Al-18%Si颗粒增强复合材料,并测试其硬度,分析其断口形貌,探讨断裂机制。结果表明:Ti B2/Al-18%Si硬度比Al-18%Si的硬度增加了39.7%,抗拉强度增加了31.2%,其断口属于混合断裂。     

原位反应制备TiB_2颗粒增强Al-Si基复合材料的研究

采用Al-TiO2-KBF4-Na3AlF6为反应体系,通过热力学分析,用熔体直接反应法制备了TiB2/Al-18%Si复合材料,运用XRD、OM、EPMA、SEM和硬度仪等对该复合材料的物相、颗粒分布、显微组织及硬度进行了分析。结果表明:该复合材料主要由Al、Si和TiB2相组成;原位内生的TiB2颗粒细小(<1.0μm),并均匀弥散分布于Al-18%Si基体中;与基体合金相比,复合材料的硬度明显提高。     

颗粒增强Al－4％Mg复合材料中显微孔隙的分析

探讨了Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等三种颗粒增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料凝固组织中显微孔隙的形成规律．结果表明：前者显微孔隙是由Ａｌ２Ｏ３颗粒加入导致熔体粘度增加、颗粒堵塞枝晶间的补缩流动通道以及颗粒与基体合金的热膨胀系数的差异三种因素所引起；第二种材料由于气孔易在ＳｉＣ颗粒表面形核，或者ＳｉＣ颗粒与基体结合较弱，使得该复合材料比前者易形成显微孔隙；第三种复合材料，是由于ＳｉＯ２颗粒与基体间发生了界面反应，一定量的Ｓｉ溶入了基体，增大了基体的凝固潜热，从而提高了基体合金凝固时的补缩流动能力，所以ＳｉＯ２ｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料的凝固组织比同样条件下Ａｌ２Ｏ３ｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ和ＳｉＣｐ／Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料致密。     

Al-Si和Al-Si-Sc合金的界面能各向异性的研究

平衡液滴法(Equilibrium shape measurement)是一种确定晶体-熔体界面能各向异性参数的有效方法。本文利用平衡液滴法测量单相固体中夹带的平衡液滴的形状,得到了Al-Si和Al-Si-Sc合金的界面能各向异性参数计算值。通过定向凝固方法制备Al-2wt.%Si和Al-2wt.%Si-0.2wt.%Sc合金杆状试样,使用光学显微镜表征Al-2wt.%Si和Al-2wt.%Si-0.2wt.%Sc合金内部液滴手工连续磨样抛光后多个二维截面形状,计算了二维界面能各向异性参数的大小。利用FIB(Focused ion beam)技术连续切割了Al-2wt.%Si合金内部液滴,并用Image-J软件重构液滴三维形状,获得了三维界面能各向异性参数值以及三维界面能分布和界面刚度的分布。在此基础上,讨论了平衡温度和Sc元素对界面能各向异性参数的影响。     

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.     

新型半固态铝合金的设计与优化研究

结合半固态加工基本原理,利用热力学计算方法,设计出了新型半固态铝合金,主成分为Al-6%Si-2%Mg,并利用实验方法优化选择了微量元素Zr、Sr。结果显示:Zr元素具有明显的细化晶粒作用,Sr元素的加入具有改善共晶硅形态的作用。合金中Zr含量为0.10%~0.14%、Sr含量为0.02%~0.04%的新合金AlSi6Mg2,表现出良好的半固态组织和力学性能。     

Development of Si_3N_4/Al composite by pressureless melt infiltration

1 Introduction Composites of ceramic/metal or metal/ceramic are expected to have properties superior to their constituents alone[1?4]. However, the fundamental difference in atomic bonding between metals and ceramics results in quite different physical a…     

The effects of Sc on the microstructure and mechanical properties of hypo-eutectic Al−Si alloys

The eutectic Si microstructure in Al-8.5wt.%Si alloy was changed from large flakes to fine lamellar when the Sc amount in the alloy reached 0.2 wt.%. 0.8wt.%Sc was optimal in terms of attaining the best modification effect. Study on the distribution of the modifiers and measurement of the surface tension of Al-8.5wt.%Si alloy melt with added Sr, Na, and Sc modifiers, respectively, reveals that Sc modifies eutectic Si by a decrease of surface tension, while Sr and Na modify eutectic Si mainly by an impurity-induced twinning mechanism. Al-8.5wt.%Si-0.4wt.%Sc alloy displayed approximately 50 and 70% increases in tensile strength and elongation, respectively, over Al-8.5wt.%Si alloy in the cast state. It also presented approximately 65 and 70% increases in tensile strength and elongation, respectively, over Al-8.5wt.%Si alloy at a ppt heat-treated state at 200°C for 3 h.     

高硅铝合金及其原位复合材料干滑动磨损性能与机制

采用熔体反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/Al-22%Si原位复合材料。探讨了高硅铝合金及其原位复合材料的干滑动磨损行为,并对其磨损表面和亚表面形貌进行了观察和分析。试验结果表明:复合材料的磨损量显著低于同条件下高硅铝合金的磨损量,且随颗粒体积分数的增大,复合材料的磨损量减小。磨损表面亚表面的SEM观察分析表明:高硅铝合金磨损表面存在与亚表面相连的撕裂纹和宽大的犁沟,其磨损机制为粘着磨损加磨粒磨损的混合型磨损;复合材料的磨损表面亚表面平整光滑,主要表现为磨粒磨损。     

Fabrication of ceramic layer on an Al-Si alloy by MAO process

The MAO (Micro-Arc Oxidation) process is applied to a eutectic Al-Si alloy (Al-12.0%Si-1.0%Cu-0.9%Mg (mass fraction)). The oxide ceramic layer was fabricated with about 220 (J.m thickness and 3000 Hv micro-hardness. By XRD (X-ray diffractometry) and DSC (differential scanning calorimetry) analyses, the oxide layer consists of amorphous A12O3, which is distinct from the results reported by the other researchers. The SEM photographs of such layer show that the layer is fixed tightly on the substrate alloy. So this alloy can be used in the high temperature and friction environment after it is treated with such process.