热处理对喷射沉积Al-27%Si合金显微组织及力学性能的影响

采用喷射沉积和热挤压致密化相结合的方法制备Al-27%Si合金,研究热处理对合金的组织及性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜和MTS-858型疲劳试验机等手段对Al-27%Si合金喷射沉积挤压态和热处理态的显微组织和力学性能进行观察与测试。结果表明:喷射沉积Al-27%Si合金组织细小均匀,初晶Si均匀弥散地分布在连续Al基体中,无针状共晶硅存在;采用合理的热挤压致密化工艺可以显著消除材料中的孔隙,致密度达到99.5%;热处理能够进一步改善材料的组织,但会降低材料的屈服强度。     

冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和微观组织的影响

采用冷却曲线测定、光学显微镜(OM)和X射线衍射仪(XRD)研究了冷却速度对Al-3Fe合金凝固特性和凝固组织的影响。结果表明,在冷却速度为0.69~11.8℃/s的范围内,Al-3Fe合金的显微组织均由α-Al枝晶、初生富Fe相及枝晶间的共晶组织组成,其中富Fe相主要为Al₃Fe、Al₅Fe₂和Al₆Fe相。冷却速度对Al-3Fe合金的凝固特性和凝固组织有明显的影响。随着冷却速度的提高,合金初生相形核温度和共晶反应温度降低,合金的凝固组织明显细化。     

定向凝固速度对Cu-Cr合金组织形貌的影响

在高梯度定向凝固装置上制备Cu-1.0%Cr(质量分数)合金,用金相显微镜、扫描电镜进行微观组织的观察,研究定向凝固速度对Cu-Cr合金微观组织形貌的影响.研究结果表明,Cu-1.0%Cr合金定向凝固组织形貌为:初生α相和(α β)共晶组织相间生长,宏观上沿凝固方向呈纤维状排列;随着凝固速度的提高,凝固组织随着凝固界面形态的演化,出现胞晶组织→粗树枝晶组织→细树枝晶组织的一系列的形貌变化.     

过热温度和时间对Al-21%Si合金凝固组织的影响

将0.5 g初始铸态Al-21%Si合金真空封装于14 mm的石英管中,分别在750、800、850和900℃温度下重熔并保温不同时间后水冷,采用光学显微镜分析Al-21%Si合金凝固组织。结果表明:Al-21%Si合金在750～850℃重熔保温20 min后初晶硅比初始铸态合金中的更大,但随着重熔温度的升高,初晶硅的颗粒尺寸逐渐减小,900℃温度下重熔时效果最好;在750℃重熔后初晶硅反而变粗,保温时间对初晶硅颗粒的尺寸影响不明显;在相对较慢的石英管水冷条件下,Al-21%Si合金中的共晶硅比初始铸态组织中的共晶硅更加细小;在750～900℃温度范围内保温不同的时间后,初晶硅的颗粒尺寸基本在25～43μm范围内波动;在800、850和900℃保温时均出现了不同生长程度的五瓣星形初晶硅组织。     

固溶处理对Al-25%Si合金组织及性能的影响

对Al-25%Si合金采用固溶处理,用金相显微镜分析在不同处理工艺条件的显微组织,并采用image pro-plus软件测定固溶处理后合金组织中初生Si相的尺寸、形态和数量分布。用布氏硬度计测量不同试验条件下试样的硬度,并进行数据分析。通过控制固溶处理温度、固溶时间等工艺参数,最终确定了优化初生硅相的最优工艺条件。     

电磁场对Al-18%Si合金凝固组织的影响

研究了在Al-18%Si过共晶铝合金凝固过程的不同温度施加不同的磁场,对合金凝固组织的影响。结果表明:随着施加直流磁场温度的降低,初生Si变得越来越长,共晶组织也变得越来越细密;随着施加交流磁场温度的降低,初生Si变得越来越粗大,共晶组织无明显变化。     

快速凝固TiAl合金冷却速度的计算

利用传热模型和物理模型计算了等离子旋转电极法（简称PREP）和锤砧法（简称HAP）制备的TiAl合金的冷却速度。计算结果显示：以高纯氩为冷却介质,PREP法制备的TiAl合金的冷却速度为10^2K/s-10^4K/s;锤砧法的冷速为10^5K/s-10^6K/s。     

变质处理和快速冷却对Al-27Si合金初晶硅细化的研究

采用添加变质剂和快速冷却相结合的方法,改善Al-27Si合金初晶硅的形貌和尺寸,并借助光学显微镜OM、分析软件Image Plus对初晶硅的尺寸、形貌、圆整度、粒度分布等进行了统计和分析。结果表明,细化Al-27Si合金初晶硅尺寸效果较好的变质处理和快速冷却的工艺为:变质剂添加量0.09%,变质温度880℃,变质时间30 min,型腔内径准10 mm的冷却模具。同时得到对初晶硅尺寸的影响因素,由大到小的顺序是:变质剂的添加量>冷却速度=变质时间>变质温度。     

高能超声波处理对细化过共晶Al-20%Si合金中硅相的影响

采用高能超声波对过共晶Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波对Al-20%Si合金微观组织的细化效果和作用规律。结果表明,在Al-20%Si合金凝固过程中对其进行超声波处理,可以破碎组织中粗大板片状初晶硅,使晶粒尺寸变小,圆整度提高、分布均匀;提高超声波功率,可以增强对铝硅合金微观组织的细化效果并使熔体中组织细化的区域扩大;实验结果还表明,在熔体中不同位置导入超声波进行处理,对整体组织的作用效果有较大区别,在熔体中心位置较浅深度导入超声波时,所获得的组织细化区域较大,并且组织分布均匀。     

超高压力对ZA27合金非平衡凝固组织和性能的影响

研究了高压凝固条件下ZA27合金凝固组织的变化。高压凝固ZA27合金的宏观组织为致密的网状结构，每个晶粒由相互平行的二次枝晶所构成，而且二次枝晶具有一定的方向性，最后凝固组织并非（β η）共晶体，而是单一的η相，高压也增加了Zn在α相以及Al在η相中的固溶度。同时高压使ZA27合金的二次枝晶臂间距（DAS）减小，硬度获得大幅度的提高。     

气雾化制备非平衡态铝合金粉末冷却速度的计算(英文)

依据对流换热原理,对超音速气体雾化非平衡态铝合金粉末的冷却速度进行了理论计算.获得了一个较简单的理论计算公式,其表达式为|dTd/dt|=12/p·Cp·(Td-Tf)·kg/d2.根据理论公式,氩气和氦气雾化制备铝合金粉的冷却速度分别为104～107和105～108K、s,其结果与前期科研者的计算结果相符,且计算公式更简化.对于氩气雾化制各Al-NiCe-Fe-Cu合金而言,获得非晶态粉末其临界冷却速度为3.74×109K/S.通过测定合金晶态粉末的二次枝晶臂间距,并利用冷却速度和枝晶臂间距之间的经验关系,验算了合金粉末的冷却速度.其结果与理论计算相吻合.     

冷却速度对Al2O3/Al-Si复合材料凝固组织的影响

采用X射线衍射仪和扫描电镜分析Al2O3/Al-Si复合材料的凝固组织,发现界面处有Cu2Mg富集;Al-Si合金能很好地润湿Al2O3纤维,Al-Si合金与Al2O3纤维形成了共格、半共格混合界面;随着冷却速度的降低,界面偏析严重,没有界面产物。     

P-Cr-Ti复合变质Al-25%Si合金时Cr-Ti作用机理

采用P-Cr-Ti复合变质处理Al-25%Si(质量分数)合金,重点研究了凝固组织的变化以及Cr、Ti元素的作用机理。结果表明:与单一的P变质相比,经P-Cr-Ti复合变质后,Al-25%Si合金凝固组织中初生Si的尺寸减小了12.2%~51.7%,并且初生Si分布的均匀程度增加。Al-25%Si合金中Cr、Ti主要以TiAl_3、Ti_7Al_5Si_(12)、Al_7Cr、Al_(13)Cr_4Si_4化合物的形式存在,同时有少量的P分布在含Ti化合物中。含Ti化合物呈长条状、短杆状;含Cr化合物呈菊花状、网状,分布在初生Si之间。含Cr、Ti化合物的数量随冷却速度的增加而增加。变质处理时Al-6.5%Ti合金带入的TiAl_3相,具有使初生Si持续析出和细化初生Si的作用,但细化能力有限。凝固过程中初生Si周围形成的含Cr化合物和αCr阻止初生Si的长大与聚集,促使增加初生Si分布均匀程度。     

冷却速率对Ni-Nb合金非平衡凝固组织的影响

采用阶梯铜模喷铸方式开展了Ni-10%Nb(质量分数)合金非平衡凝固实验,并利用Procast软件对不同铜模内径所对应的冷却速率进行了计算。综合采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪对不同冷速条件下合金二次枝晶间距、溶质含量等组织参量进行表征。实验结果表明,随铜模内径减小,合金冷却速率增加,二次枝晶间距减小,枝晶主干中溶质含量得到明显提高。在此基础上,利用枝晶生长模型对不同过冷度条件下的枝晶生长速率进行了计算。分析结果表明,随冷却速率增加,凝固发生时过冷度增大,枝晶生长速度提高,溶质截留现象趋于严重,导致溶质过饱和现象发生。此外,冷却速率的提高还有利于减小液/固界面前沿溶质扩散区长度,导致二次枝晶间距减小。     

冷却速率对A357合金凝固组织的影响

以不同冷却速率铸造A357合金试样,用光学显微镜和扫描电镜(SEM)分析其凝固组织.通过不同冷却速率下的DTA试验研究了A357合金的凝固行为;采用DSC试验研究了不同冷却速率所得试样中相的变化;测定了这些试样的微观硬度.结果表明,随着冷却速率的提高,A357合金的宏观晶粒尺寸和二次枝晶臂间距减小,共晶Si相的形态更加细小,且分布愈加弥散;合金液相线温度和二元共晶的反应温度降低,三元或四元共晶反应被抑制,合金凝固组织中Mg2Si相的析出受到抑制,微观硬度明显提高.     

不同冷却条件和B含量对近共晶Al-13.0%Si合金凝固组织的影响

研究了约2℃/s和10℃/s冷却条件下,Al-3B中间合金不同加入量对近共晶Al-13.0%Si合金微观组织的影响。试验结果表明,两种冷却条件下,B的加入都能够细化近共晶铸造Al-13.0%Si合金,并在一定程度上抑制初生相析出,促进共晶体形成;但在冷速增大的情况下,细化效果更加显著,对初生相的抑制也更为明显。未加B条件下,增大冷速有利于枝晶的形成;在较低冷速条件下,B的加入及含量的提高并不能使初生＆相由树枝晶转变为等轴晶,但较大的冷速使得这一转变非常明显。B加入后,形核温度TN大大升高,凝固方式由未加B时从型壁向试样中心的近似逐层凝固转变为加B后在整个试样范围内同时大量形核生长。分析认为B的加入为共晶体的形核提供了大量形核基底,导致共晶组织的细化和初生相的减少,增大冷速激发了更多潜在的形核核心,从而提高了B的细化效果和对初生相的抑制作用。     

过滤对高杂质含量的Al-12％Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30％Si粗合金配制的Al-12％Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响.结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金.     

电磁搅拌对半固态Al-24%Si合金凝固过程及组织的影响

研究了Al-24%Si过共晶合金在未搅拌和电磁搅拌下凝固时,熔体沿径向的温度变化,以及凝固后组织变化,并用电子探针对基体的硅含量进行了定量测量.结果表明,施加搅拌时,合金温度沿半径方向仍然是从型壁到中心依次升高,但合金的径向温度梯度与未施加搅拌时相比大幅度减小;凝固后合金的共晶基体上产生了近球形或条状α相,且共晶基体的硅含量明显增大;降温速率低于10℃/min时,初生硅成簇状分散在合金的基体上,当降温速率增加到60℃/min时,初生硅成点状均匀分布在合金的基体上.     

Al-18%Si合金在梯度强磁场中凝固时初生硅的行为

研究了Al-18%Si合金在10 T梯度强磁场下加热至半固态和全熔态后的凝固过程,观察了初生硅的分布和形态,测定了其冷却曲线.结果表明:在磁场的磁感应强度和磁场梯度的乘积Bz·dBz/dz为正时,初生硅向上部聚集;而在Bz·dBz/dz为负时,初生硅向下部聚集;在强磁场下,加热至全熔态冷却下来的凝固组织中初晶硅的形态发生了明显的改变,由板片状转变为块状,初晶硅显著细化.对强磁场细化初晶硅的机制进行了探讨.