Al-Cu-Si三元共晶合金的定向凝固组织

在5 K/mm温度梯度下,运用不同拉伸速率1、5、10、2 0、2 5和35 mm/min对Al-13.6Cu-6Si三元合金进行定向凝固试验,对定向凝固试样的横/纵截面进行显微组织观察,研究下拉速率对凝固组织的影响.结果表明,Al-13.6Cu-6Si三元合金定向凝固后获得了同一方向(即热流的反方向)生长的组织.下拉速率较小时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织由(α-A1+θ-A 12Cu)二元共晶和(α-Al+β-Si+ θ-Al2Cu)三元共晶组成；而当速率增大到5 mm/min及以上时,Al-13.6Cu-6Si三元合金组织中出现初生θ-Al2Cu相.在相同温度梯度时,随着下拉速率的增加,凝固组织排列更均匀有序,组织由胞状晶向柱状晶转变,且组织越来越细密.     

5GPa超高压凝固Al-1Ni-3Y合金的凝固组织及相分析

利用X射线衍射分析方法分析了高压下凝固的Al-Ni-Y合金的相组成;利用光学显微镜对在不同条件下制备的高压凝固合金的显微组织形貌和共晶组织形貌进行研究;通过显微硬度测试方法,确定出冷却速度与显微硬度之间的关系。实验结果表明,高压条件下凝固的合金共晶点发生偏移,使得常压共晶成分的合金在高压下变成亚共晶成分合金。在5 GPa超高压力、不同冷速(50、100、200 K/min)条件下凝固的合金的显微组织形貌发生了很大的改变,但是合金的相组成没有发生变化。随着冷却速率的不断提高,合金组织逐渐细化,二次枝晶间距也随之减小,共晶团尺寸也更加细小,显微硬度提高,Al3Y相的各向异性逐渐减弱。     

高压下Al-Ge合金的凝固组织

通过对高压(5．0GPa)条件下Al-Ge合金凝固组织形貌的观察和X射线衍射分析,研究了压力对合金组织形貌及相组成的影响,并与常压条件下合金组织形貌进行了比较。结果表明,在5．0GPa条件下凝固的Al-Ge合金无新相出现;常压条件下树枝状的共晶组织在高压凝固时消失;常压条件下由块状的初生β(Ge)和层片共晶组织(α β)组成的过共晶合金在高压凝固时出现大量的初生α(Al)相,表明高压条件下凝固时Al-Ge合金共晶点明显右移(Ge方向);高压共晶形态以α(Al)为核心呈放射状。     

Al-15Pb合金高压下凝固及热处理后的组织与耐磨性

采用高压六面顶在4GPa下制备了Al-15Pb合金并在该压力下进行了热处理。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机对制备的Al-15Pb合金进行了微观组织和耐磨性能的研究。结果表明,常压和高压下,Al-15Pb合金均由α-Al相和Pb粒子相组成,但是常压凝固时大量Pb粒子分布于Al基体上,而高压凝固后,Pb粒子数量减少,尺寸减小;高压热处理时,分布于Al基体上的Pb粒子相数量极少,且尺寸很大。常压凝固时,Pb在α-Al相中固溶度为0,高压凝固和高压热处理时,Pb在α-Al相中均有一定的固溶度。高压凝固Al-15Pb合金中α-Al相的硬度比常压时大很多,增大39%,高压热处理态时α-Al相硬度也增大,增大了19%。高压条件制备的Al-15Pb合金的抗磨性能改善,但减摩性能变差。     

比压对Al-12Si合金挤压铸造组织和性能的影响

研究在不同比压下凝固的Al-12Si铝合金的组织和力学性能。结果表明,在压力下凝固时,该合金组织发生明显变化,抗拉强度、伸长率和洛氏硬度均显著提高。当比压为0~650MPa时,随着比压的增加,初生α-Al晶粒尺寸和共晶Si粒子长宽比均显著减小,Si相形貌由长针状变成细小的蠕虫状与颗粒状,断口形貌由常压下的脆性断裂转变成韧性断裂。     

电磁搅拌对半固态Al-20%Mg2Si合金组织的影响

研究了Al-20%Mg2Si过共晶合金在不同搅拌电压下凝固时的凝固组织变化,并对其进行了布氏硬度的测量。结果表明:Al-20%Mg2Si过共晶合金在电磁搅拌下出现了非搅拌凝固中所没有的-αAl相晶粒,初生Mg2Si呈簇状分布在基体上,且随着搅拌电压的升高,α-Al相晶粒尺寸减小,Mg2Si团簇尺寸增大;而且电磁搅拌下,Al-20%Mg2Si过共晶合金的硬度随搅拌电压增加而增加。     

Al-30Cu-3P中间合金组织及其对Al-20Si合金的变质效果

采用熔体混合法制备Al-30Cu-3P中间合金,研究了熔体混合情况下制备的Al-30Cu-3P中间合金凝固组织的演变及其对Al-20Si合金的变质效果。结果表明,Al-30Cu-3P中间合金组织由初生α-Al+(α-Al+CuAl2)共晶+AlP组成。随着熔体搅拌时间延长,Al-30Cu-3P合金的组织中,初生α-Al相数量逐渐减少,AlP数量逐渐增多,尺寸逐渐增大。熔体搅拌时间为20 min时制备的Al-30Cu-3P中间合金中形成的AlP尺寸最小,将其加入到Al-20Si合金中进行变质,初生Si的尺寸由61.36μm细化到20.24μm。     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

亚快速凝固工艺对Al-8Ca合金组织与性能的影响

通过铁模和铜模铸造,配合粒状化处理制备了Al-8Ca合金,分析了合金显微组织、相组成和力学性能,研究了不同凝固速度及热处理对Al-8Ca铝合金组织性能的影响。结果表明,Al-8Ca合金在不同冷却速度下凝固,显微组织中少量初生α-Al呈树枝状,共晶组织呈层片状,由α-Al和A14Ca相组成。随着冷速提高,树枝状α-Al变小,晶粒细化,层片间距减小,高冷速下形成过饱和固溶体。扩散退火处理后共晶组织熔断,向颗粒状转变,有加粗趋势。     

Al-Cu-Mg包共晶合金的凝固组织演变及机理分析

选取不同成分的Al-5Cu-27Mg(质量百分数,下同)、Al-11Cu-25Mg与Al-18Cu-20Mg三元包共晶合金,进行金属铸型冷却的凝固试验,并对其凝固路径、组织演化及凝固机理进行了分析。试验结果表明:位于包共晶PE点左侧的Al-18Cu-20Mg合金在凝固过程中发生了三元包共晶反应,凝固组织中发现残留的初生S相。而Al-5Cu-27Mg和Al-11Cu-25Mg合金成分点位于PE点的右侧,整个凝固过程中没有出现包共晶反应,凝固组织主要由一定量的初生α-Al相、T相和二元及三元共晶组织构成。     

超高压下Mg-6Zn-1Y合金的凝固组织与性能北大核心CSCD

利用SEM、EDS、XRD研究了超高压凝固下Mg-6Zn—Y合金的凝固组织及性能。结果表明,常压下Mg-6Zn·1Y合金的宏观凝固组织为粗大的树枝晶,二次枝晶间距约为40～50μm;在GPa级超高压凝固条件下,合金的凝固组织显著细化,6GPa-1300℃凝固条件下,其二次枝晶间距仅为3～6μm;超高压下凝固的合金基体上分布的粒状相更加细小和均匀弥散,单位面积上粒状相的数量显著增多。常压下合金的显微硬度为59HV,在6GPa下超高压下合金的硬度大幅提高,达到85HV。高压下合金的弹性模量由常压下的68GPa减小到6GPa下的59GPa。     

高压下Mg-5.88Zn-0.53Cu-0.16Zr合金凝固组织特征及其强化机制（英文）

采用高压凝固技术,在2～6 GPa高压下对常规铸造Mg-5.88Zn-0.53Cu-0.16Zr合金进行凝固。利用SEM、EDS和XRD等手段研究高压凝固合金组织特征以及高压凝固实验合金室温压缩性能及其强化机制。结果表明,在高压作用下凝固,实验合金凝固组织得到显著细化,其二次枝晶间距由常压下的35μm逐渐减小到6 GPa下的10μm;在常压下,Mg(Zn)2、Mg7Zn3和Mg Zn Cu共晶相连成网状分布在枝晶间;在高压下,晶间第二相(Mg(Zn,Cu)2和Mg7Zn3相)多颗粒状或条状断续分布枝晶间。Zn和Cu在基体中的固溶度随凝固压力增加而增大,6GPa下高达4.12%和0.32%。6 GPa下,实验合金的硬度高达HV 90,最大压断抗力为430 MPa。细晶强化、第二相强化及固溶强化是其强度提升的主要机制。     

Zn-2.75%Cu包晶合金高压凝固组织

利用CS-1B型高压六面顶压机对近包晶点成分的Zn-2.75%Cu包晶合金分别进行2、4、6 GPa的高压凝固实验,对比研究了Zn-2.75%Cu合金在不同压力条件下获得的凝固组织。结果表明,与常压凝固相比,在超高压力条件下凝固的合金的显微组织形貌发生了很大的改变,但是合金的相组成没有发生变化;合金的高压凝固组织中初生ε相呈现枝晶状,与原始铸态组织相比,高压凝固合金组织中初生ε相体积分数明显增多,4 GPa时完整的羽毛状枝晶数量最多。     

Al-Cu-Mg包共晶合金凝固组织演变及凝固路径研究

选取初生相在不同相区的成分为Al-15.0Mg-9.6Cu(wt.%,下同)和Al-19.5Mg-17.8Cu的三元包共晶合金,进行了不同冷却速度下的凝固试验,而后对其凝固路径、组织演化规律以及凝固机制进行了分析。试验结果表明,两种合金在凝固过程中发生了三元包共晶反应,凝固路径为别为(L+α-Al)→(L+α-Al+S)→(L+S+α-Al+T)→(L+α-Al+T)和(L+S)→(L+α-Al+S)→(L+S+α-Al+T)→(L+α-Al+T)。合金Al-19.5Mg-17.8Cu和Al-15.0Mg-9.6Cu的初生相分别为S相和α-Al相,而且两相共晶组织(α-Al+S)和(α-Al+T)均为离异共晶,呈团块状,而包共晶组织(α-Al+T)呈灰黑相间的条带状共生形貌。两种合金的凝固组织中均发现残余的S相,并且初生相为S相的Al-19.5Mg-17.8Cu合金的残余S相数量和尺度都要大于Al-15.0Mg-9.6Cu合金。     

固溶时效过程中高导热Al-9Si合金组织性能演变

采用水冷铜模制备高导热Al-9Si-Mg-Cu合金铸态试样,经固溶、时效处理后,分析了合金在不同状态下的显微组织、析出相形貌和分布、合金的硬度及导热性能,研究了固溶时效过程中合金的组织演变。结果表明,铸态下合金主要由初生α-Al、共晶Si相、Mg_2Si相以及富Fe相组成;经过固溶和时效处理后,合金物相组成与铸态保持一致,但析出相显微组织形貌和分布明显发生变化;在固溶过程中,共晶Si相明显细化,时效处理后分布更为均匀,而Mg_2Si和AlSiMgFe及AlSiMgCu相在时效处理后尺寸细小、分布均匀;固溶时效处理对析出相形貌、尺寸和分布均产生影响,将减少自由电子传输过程中的散射中心数量,降低散射几率,构建更有利于自由电子传输的通道,从而实现合金力学性能和导热性能的同时优化;最终,制备合金的显微硬度(HV)达到122.92,热导率达到162.73W/(m·K)。     

Si、Mg含量对Al-Mg-Si合金显微组织及显微硬度的影响

通过添加不同含量Si和Mg,研究Si、Mg对Al-Mg-Si合金显微组织与显微硬度的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分别对合金的微观形貌、相组成及显微硬度进行测试分析。结果表明：合金中主要有初生α-Al、骨骼状Mg2Si相、板片状共晶Si,还会出现少量的Al9Si、Al8Si6Mg3Fe、Al0.3Fe3Si0.7 和Al0.5Fe3Si0.5。随着Si含量的增加,Al-Mg-Si合金中α-Al枝晶变得细小,初生硅含量增加。随着Mg含量的增加,α-Al枝晶变粗、变大,从α-Al基体和初晶Si中的析出相逐渐明显,Mg2Si强化相聚集长大,同时α-Al初生晶尺寸增大。随着Si含量的增加,Al-Mg-Si合金的显微硬度也随之提高。随着Mg含量的增加,合金显微硬度先增大后减小。     

Al-11.80Cu-24.22Mg三元包共晶合金的凝固机制

采用液淬方法对Al-11.80Cu-24.22Mg(质量分数,%)三元包共晶合金在不同温度下淬火,而后,对其相组成和凝固组织进行了研究,对凝固组织的演化规律以及凝固机制进行了分析.实验结果表明,该合金凝固过程中确实发生了三元包共晶反应,初生相为S相(Al_2CuMg),包共晶组织为α-Al相和T相(Al_6CuMg_4)组成,最终凝固组织由残余初生S相、包共晶组织(α-Al+T)、两相共晶(α-Al+T)及三相共晶(α-Al+T+β)组成;虽然包共晶组织中和两相共晶中含有相同的相,即α-(Al)相和T相,但二者的组织形态不同,包共晶组织呈条带状,而两相共晶呈规则的蛛网状和球状.此外,三元包共晶反应时,包共晶组织依附于初生S相的周围生长,随着冷却速率的增加,三元包共晶反应变慢甚至被抑制,致使初生S相剩余而滞留在基体中.     

挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了比压对挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,在压力下凝固时,合金的显微组织发生明显改善,力学性能大幅提高。且在一定压力范围内,随着挤压力的增加,α(Al)枝晶明显细化,枝晶间距减小,共晶Si相、Al2Cu相等强化相尺寸减小,力学性能提高;但当挤压铸造比压达到850 MPa时,合金的硬度和强度反而略有下降。与此同时,合金的伸长率却随着挤压铸造比压的增大持续升高。因此,比压为670 MPa时,挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg-0.1Mn合金获得较好的组织与性能。     

旋转磁场对Mg_2Si/Al复合材料半固态凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在半固态对亚共晶、共晶和过共晶成分的Mg_2Si/Al复合材料施加旋转磁场后凝固组织特征。结果表明:复合材料合金凝固组织经过电磁搅拌后能够有效地细化Mg_2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。施加旋转磁场对共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织初生Mg_2Si相细化效果明显好于过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金。施加旋转磁场对亚共晶成分的Al-7Si-5Mg_2Si合金和过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金共晶Mg_2Si相的细化效果明显好于共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织。     

Al-Cu-Ce合金的微观组织与力学性能

采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸性能测试等方法,研究3种成分Al-Cu-Ce合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Al-14Cu-7Ce合金由α-Al+Al8CeCu4片状共晶组成,而Al-10Cu-5Ce、Al-18Cu-9Ce合金中除含有α-Al+Al8CeCu4共晶组织外,还分别含有α-Al和Al8CeCu4初生相。铸态Al-14Cu-7Ce合金具有优良耐热性能,即使550℃×3 h退火后仍能保持约360 MPa的抗拉强度,退火导致合金强度下降的主要原因是高温下共晶Al8CeCu4相的球化。经充分球化退火后,Al-Cu-Ce合金能获得良好的热轧、冷轧变形能力,并且变形态合金也具有良好的耐热性能,因而Al-Cu-Ce合金有望成为一种兼具铸造和变形两用的新型耐热铝合金。