不同制备条件下原位Mg_2Si/Al复合材料的组织演变和耐磨性

采用普通重力铸造、挤压铸造和等温热处理半固态挤压的方法制备了原位Mg2Si/Al复合材料,研究了其组织演变和耐磨性.结果表明,P孕育变质后,铸态组织中Mg2Si增强相由粗大的枝晶转变为细小的块状,经过等温热处理后的半固态组织,Mg2Si增强相分布均匀、尺寸细小,表现为规则的球形,a-Al的形貌也变得较为圆整,表现为规则的球状或椭球状.此外,等温热处理的半固态组织中的Mg2Si和a-Al尺寸还有较为明显的改变.与普通重力铸造Mg2Si/Al复合材料相比,挤压铸造复合材料的HB硬度提高了23.5%,半固态挤压复合材料的HB硬度提高了39%.在相同磨粒尺寸和载荷条件下,普通重力铸造复合材料的磨损率最大,挤压铸造复合材料的磨损率次之,半固态挤压复合材料的磨损率最小.     

Mg_2Si/Al自生复合材料的组织与力学性能研究

对金属型和砂型铸造制备的Mg_2Si/Al自生复合材料进行了磷变质和T6热处理,分析了磷变质和T6热处理对复合材料组织与性能的影响及其作用机理。结果表明:Mg_2Si/Al复合材料主要由α-Al基体、Mg_2Si增强相、CuAl_2和Si共晶相组成;P对初生Mg_2Si相形貌的影响较为显著,而对共晶硅相的影响较小;Mg_2Si相主要呈十四面体结构;P变质处理可以显著改善Mg_2Si/Al复合材料的强度和塑性。     

P和稀土复合变质的Mg_2Si/Al半固态组织与性能

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过P和混合稀土复合变质及改变半固态等温热处理的保温温度和保温时间,研究了复合变质及等温热处理对合金组织与力学性能的影响。结果表明,P和混合稀土联合变质后初生Mg2Si的形貌由粗大的十字状结构转变为不规则的多边形,均匀分布在铝基体上。初生相颗粒尺寸由未变质前的83μm减小到约17μm;经过570℃×90min半固态等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相均转变为近球形,初生Mg2Si相形状因子约为0.96,平均等积圆直径约为16μm,此时材料的硬度(HB)达到最大值,为106。     

高含量自生Mg_2Si/Mg-9Al复合材料组织与形成机理

在Mg-9Al合金中添加3%~9%的Si,采用高频感应加热熔炼、随炉冷却凝固,获得了Mg_2Si含量高达10%~30%的Mg-9Al基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析及差热分析(DTA),研究了复合材料的凝固组织与形成机理。结果表明,复合材料都是由Mg_2Si、Mg17Al12和α-Mg等3种相组成,而Mg_2Si和Mg17Al12含量随Si含量增加而增加;复合材料凝固过程中,首先析出初生Mg_2Si,之后形成Mg+Mg_2Si共晶组织,共晶Mg_2Si依附初生Mg_2Si相生长而不形成汉字状Mg_2Si相;随着Si含量增加,Mg-9Al基体中Al含量逐渐增加,凝固行为也随之变化。     

热处理对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响

研究了不同热处理方式对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响,探索适合Al/Mg双金属铸件的热处理新工艺。结果表明,均匀化退火+空冷的热处理方式会使Al/Mg双金属界面层产生裂纹缺陷,主要由于在较快的冷却速度下,基体和界面金属间化合物的膨胀系数不同,界面处应力较大,易开裂;而均匀化退火+炉冷的方式下Al/Mg双金属界面层未产生裂纹缺陷,且在Al基体和Al_3Mg_2+Mg_2Si反应层间产生了一个由Al(Mg)固溶体+Mg_2Si组成的新扩散层。随着均匀化退火时间的增加,新的扩散层厚度不断增加,界面处Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶反应层的δ-Mg晶粒尺寸逐渐增大,镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相不断固溶到初生相中。多级均匀化退火+时效处理相比于单级均匀化退火更能使界面层的组织和成分均匀,并促使镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相呈细小层片状析出。     

原位Mg2Si/Al复合材料的变质与半固态组织演变

研究了Sr对原位Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并利用等温热处理的方法成功地得到了半固态球状组织。其结果显示,Sr加入后能够改变初生Mg2Si的树枝晶形貌,随着Sr含量的增加,其形貌逐渐由多边形状变为块状,经过等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相同时被球化,并简要地讨论了球化机理。     

SiC增强汽车缸套用Mg_2Si/Al复合材料的组织与性能研究

研究了不同Si C颗粒添加量的Mg_2Si/Al复合材料的显微组织和耐磨性能,并分析了Si C的增强作用机理。结果表明,未添加Si C的Mg_2Si/Al复合材料中主要物相为Al、Mg_2Si、Si和Al_2Cu相;添加Si C颗粒后,主要物相除了Al、Mg_2Si、Si和Al_2Cu相外,还含有Si C和Mg Al_2O_4相;随着Si C颗粒的添加,Mg_2Si/Al复合材料中初生Mg_2Si相的形态更加规则,平均尺寸有所减小;添加10%Si C的Mg_2Si/Al复合材料的耐磨性能优于未添加Si C的Mg_2Si/Al复合材料和HT200铸铁。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg_2Si/A1基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响。结果表明：稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生-αA1变质效果好,但对共晶-αA1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为-αA1所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15μm降至8μm左右。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响.结果表明稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生α-A1变质效果好,但对共晶α-A1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为α-Al所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15 μm降至8 μm左右.     

熔体过热处理对Mg_2Si/Al-Si复合材料显微组织的影响

通过原位反应制备Mg_2Si增强Al基复合材料,研究熔体过热处理温度和保温时间对Mg_2Si/Al-Si复合材料组织与性能的影响,确定最佳的工艺参数。结果表明:在本实验条件下,熔体过热处理的最佳工艺为820℃保温30 min,初生Mg_2Si接近于球状,平均晶粒尺寸为17μm,共晶Si由粗大的枝晶状变成细小的颗粒状,共晶Mg_2Si由汉字状变成短棒状,分布较均匀。未进行保温处理时,初生Mg_2Si的晶粒尺寸随着过热温度的提高而减小;过热温度低于870℃时,初生Mg_2Si的晶粒尺寸随保温时间的延长而减小;过热温度高于870℃时,初生Mg_2Si晶粒尺寸随保温时间的延长而急剧增大。