脉冲电流对Al-12Si半固态压铸板组织及性能影响

将12 V脉冲电流引入Al-12Si合金半固态浆料制备过程中，并压铸成形表面品质良好的3组板坯。对比研究发现，控制温度为570℃下，脉冲电流可有效细化α-Al枝晶并使其分布更均匀。共晶相中Si含量下降，共晶相得到细化；在脉冲电流与变质剂的共同处理下，α-Al枝晶最为细小，其共晶相中Si含量最低，呈细小短棒状及颗粒状。另外，电脉冲结合Sr变质处理下板坯的抗拉强度为226.5 MPa,较传统产品提高了约13%。断口呈现以微孔聚集为主、沿晶断裂为辅的韧性断裂机制。     

激光成形修复K418高温合金的显微组织与开裂行为

研究了激光成形修复航空发动机涡轮叶片用K418高温合金的组织特征与开裂行为。研究发现:K418合金激光修复区组织主要由γ-FeCr0.29Ni0.16C0.06固溶体基体、方形γ′相、枝晶间杆状或骨架状初生MC碳化物和骨架状(γ+MC)共晶组成。激光成形修复所用铸件基体中MC碳化物为TiC,呈块状分布在晶内和晶界;而激光修复区中MC碳化物为(NbTi)C,呈骨架状或杆状分布于枝晶间。从基体、热影响区到修复区,γ′相形貌、尺寸和数量呈现不同特征。修复区裂纹为与液膜有关的结晶裂纹,裂纹沿枝晶晶界扩展。通过试验优化,确定了较佳的激光成形修复K418合金的工艺参数,大大降低了其开裂倾向。     

Microstructural Characteristics of Mg2Si/Al Composite under Different Superheat and Electromagnetic Stirring

在不同的过热度和电磁搅拌下制备了5%Mg2Si(质量分数)颗粒增强亚共晶Al-Si基复合材料,并研究了浇注温度(过热度)和电磁搅拌对初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团和共晶Mg2Si形貌和尺寸大小的影响。结果表明,低过热度与电磁搅拌结合的工艺不仅能够细化初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团的尺寸,促进它们非枝晶组织的形成,而且还细化了共晶Mg2Si,改变了(α-Al+Mg2Si)两元共晶的形核方式,从普通铸造条件下在初生α-Al上形核转变为低过热度与电磁搅拌下的初生α-Al晶间形核。     

Yb和Al-Ti-B复合变质对过共晶Al-Si铸造合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针,研究了不同比例的稀土Yb和Al-5Ti-B复合变质剂对过共晶Al-20Si合金显微组织与性能的影响。结果表明,Al-20Si合金中添加0.5% Yb和0.3% Al-5Ti-1B复合变质剂使得粗大的多边形状、块状和五瓣星状初生Si变质为细小块状,共晶Si由粗大的片状或针状结构变质为细小颗粒或者纤维结构,而且粗大的α-Al枝晶被细化为等轴枝晶。然而,当Al-5Ti-B变质剂含量达到0.4%时,初生Si和共晶Si出现粗化现象。力学性能测试结果表明,合金的抗拉强度和延伸率分别增加了83.7%和92.1%。     

定向凝固Ti—43Al—3Si合金的组织演化规律 Ⅱ.稳态生长区组织演化规律

分析了定向凝固Ti-43Al-3si(原子分数,%)合金在3-90μm/s的生长速度下的稳态生长区组织.在定向凝同过程中经历下列反应:L→Ti5Si3,L→α+Ti5Si3,α→α2(Ti3Al)+γ(TiAl),α2→γ+Ti5Si3,其中,α与Ti5Si3共晶是合金最显著的凝同行为.当生长速度大于20μm/s时,还出现L→γ+Ti5Si3.随着生长速度增大,稳态组织逐渐由粗胞晶向细胞晶、胞状枝晶及枝晶转变,起稳定α相作用的Ti5Si3相由低速时分布于α相中逐渐向高速时分布于凝固γ相中转变,不利于该合金的引晶.选择10/μm/s的初始生长速度,既能减少到达稳态生长的距离,又能保证引晶效果.     

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。     

直流电磁场对Al-7%Si亚共晶合金组织结构的影响

研究在直流电磁场下凝固的Al-7%Si合金晶内Si元素含量及凝固组织的变化.结果表明,与未施加磁场的试样相比,整个凝固过程或凝固后期施加直流电磁场,Al-7%Si合金晶内Si含量增加,在整个凝固过程都施加直流电磁场,初生α-Al枝晶较长,随着开始施加直流电磁场的温度降低,初生α-Al枝晶越来越短.     

热挤压对挤压过共晶Al-17.5Si合金组织与性能的影响

对过共晶Al-17.5Si合金热挤压成形后的组织与性能进行了研究。结果发现,挤压铸造Al-17.5Si合金的共晶组织明显细化,板片状的共晶Si相变为细小珊瑚状。并且,随着挤压比压的增大,粗大的初生Si相显著减少,α-Al枝晶越来越发达。对其进行热挤压后,发达的α-Al枝晶消失,细小珊瑚状的共晶Si相完全破碎为小粒状弥散分布在基体中。其力学性能大幅提高,塑性得到显著的改善。在320 MPa比压下铸造的坯锭再经热挤压成形后,其抗拉强度和伸长率分别达到158.82 MPa和11.65%,比重力铸造的分别提高了84.13%和441.86%。     

SiCp增强铝基复合激光熔覆层组织和磨损性能研究

采用CO2激光器在ZL102合金表面熔覆SiCp-Al基复合涂层,利用SEM和XRD等分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的硬度和磨损性能.结果表明,激光熔覆层表层呈过共晶组织形态,由针状Si、α-Al Si共晶和少量的SiC颗粒组成,底层呈亚共晶组织形态,由α-Al树枝晶,α-Al Si共晶和SiC颗粒组成.激光熔覆层与基材结合区组织为定向生长的树枝晶,且与基材呈联生结晶特征.激光熔覆层的硬度在220～280HV之间,显著提高了ZL102合金的耐磨性能.     

Mg-9AI-6Si镁合金组织及性能研究

利用普通重力铸造方法,制备了Mg-9Al-6Si镁合金.用光镜(OM),扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)研究了铸态Mg-9Al-6Si镁合金的显微组织,用XRD分析了合金的相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,用SEM观察了合金拉伸断口形貌.结果表明:Mg-9Al-6Si镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和分布在其上的粗大棱状枝晶或多边形块状初晶Mg2Si相及连成网状的β-Mg17Al12相组成,无汉字状Mg2Si相.该合金室温拉伸断口是以准解理断裂为主的脆性断裂,断裂沿α-Mg基体和Mg2Si相的界面处产生并扩展,抗拉强度为137.45 MPa,硬度为123 Hv1.     

RuTi/1060Al脉冲熔化极氩弧熔-钎焊接头组织特征

对RuTi钛合金与1060Al进行脉冲熔化极氩弧熔-钎焊(P-GMAW),采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪等对RuTi/1060Al接头显微组织进行分析;对焊缝中的析出相及钛合金侧过渡区进行能谱(EDS)元素分布分析.结果表明,RuTi/1060Al接头焊缝由α-Al树枝晶及分布于树枝晶边界的α-Al+Si共晶组织组成.焊缝中出现了由Ti(Al,Si)₃金属间化合物组成的条状、块状析出相.RuTi钛合金与焊缝之间形成了一层厚度小于10 μm、主要由Ti(Al,Si)₃金属间化合物组成的锯齿状过渡区.随着焊接热输入的增加,Ti/Al过渡区由锯齿状向条状变化.钛合金热影响区主要由针状α″马氏体与条状α'马氏体组成,显微硬度为2.16~2.65 GPa.     

Functionally graded materials produced by laser cladding

AlSi40 functionally graded materials (FGMs) were produced by a one-step laser cladding process on cast Al-alloy substrate as a possible solution for interfacial problems often present in laser coatings. The microstructure of the FGMs consists of a large amount of silicon primary particles surrounded by α-Al dendritic halos and by Al/Si eutectic. The Si particles exhibit a continuous increase in both size and volume fraction, from 8.5 μm and 22.7% at the bottom to 52 μm and 31.4% at the top of the FGM layer, respectively. The morphology of the Si particles changes accordingly from a small polygonal shape to a coarsely branched equi-axial shape. The α-Al halos and eutectic areas show less change over the same distance. From an analysis of the temperature field of the laser pool, Si particles heterogeneously nucleate on incompletely melted Si particles. The number density of Si particles is most likely being controlled by the non-homogeneous temperature field of the pool that determines the decomposition of the original Si phase in the AlSi40 powder. The growth rate and time available at different depths of the laser pool mainly affect the final size of Si particles.     

搅拌摩擦焊修复ZL210铸造铝合金组织与性能分析

鉴于铸件中存在不可避免的缺陷,以ZL210合金为研究对象,对搅拌摩擦焊修复技术进行试验研究,重点分析转速对修复接头微观形貌和力学性能的影响. 结果表明,当转速过低时,修复区容易出现孔洞缺陷;在合理的焊接参数组合下可得到无缺陷的焊核区,其由细小的等轴晶组成. 修复区的显微硬度呈“W”分布,热影响区的宽度随转速增加而增加. 另外,随着转速的增加,修复区的抗拉强度先增加后减小;当转速为1 500 r/min,修复区的抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为318 MPa和11.8%. 断裂形貌表明修复后材料呈现典型的韧性断裂.     

激光成形修复TC4合金锻件的低周疲劳性能

采用激光成形修复技术制备了TC4合金锻件的面修复试样,对修复试样的显微组织、拉伸性能、低周疲劳性能进行了研究。激光修复区组织由粗大原始β柱状晶粒及晶内细长的α针及编织细密的α+β板条组织组成,热影响区组织呈现从锻件基体组织向修复区组织的连续变化,修复区与锻件基体为致密的冶金结合。对两组面修复试样分别进行去应力退火和去应力退火+喷丸处理后,测试获得了激光成形修复TC4合金锻件的低周疲劳曲线,由于面修复试样的拉伸性能与锻件相比强度高而塑性低,因此两组修复试样的疲劳寿命在低应变区高于TC4模锻件,此区强度对疲劳寿命起主要作用;而在高应变区低于模锻件,此区塑性对疲劳寿命起主要作用。修复试样经喷丸处理后,无论在高应变区还是在低应变区,其疲劳寿命都有所提高,并且在高应变区接近TC4模锻件水平,而在低应变区则高出模锻件一个数量级。     

ZL205A铝合金铸件偏析缺陷分析和等级研究

以生产过程中ZL205A铸件的偏析缺陷为研究对象,采用SEM、EDS、DSC分析手段,研究了偏析对铸件力学性能、断口形貌、组织成分和熔化温度的影响.结果表明,随着偏析缺陷级别的提高,试样抗拉强度呈下降趋势,但其值高于I级指标;试样屈服强度变化较小;试样伸长率呈快速下降,多数低于4%;试样硬度(HV)均高于100.无缺陷试样断裂主要表现为韧性断裂,偏析试样断裂为沿晶脆性断裂.偏析试样基体以α(Al)固溶体为主,晶界上分布有未完全溶解残留物Al2Cu等低熔点共晶相,共晶相熔化温度为544 ℃,α(Al)固溶体熔化温度为625～640 ℃.根据试验分析结果制订出偏析等级底片.     

Microstructure and properties of AlSi7Mg alloy fabricated by selective laser melting

The AlSi7Mg alloy was fabricated by selective laser melting (SLM), and its microstructure and properties at different building directions after heat treatment were analyzed. Results show that the microstructure of SLM AlSi7Mg samples containes three zones:fine grain zone, coarse grain zone, and heat affected zone. The fine-grain regions locate inside the molten pool, and the grains are equiaxed. The coarse-grain regions locate in the overlap of molten pools. After T6 treatment, the microstructure at the molten pool boundary is still the network eutectic Si, but the network structure becomes discrete, and is composed of intermittent, chain-like eutectic Si particles. The yield strength at three directions (xy, 45°, z direction) of the AlSi7Mg alloy samples fabricated by SLM is improved after T6 heat treatment. The fracture mechanism of the samples is a mixed ductile and brittle fracture before heat treatment and ductile fracture after heat treatment.     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。     

激光3D打印AlSi10Mg铝合金点阵结构材料的组织和力学性能

以不同激光3D打印参数制备了AlSi10Mg铝合金点阵结构材料,探索其最优化打印参数,研究了铝合金点阵结构材料的组织和性能,以及后续热处理对其组织性能的影响。结果表明,最优化打印参数为:环境温度80 ℃,粉层厚度30 μm,激光束直径80 μm,激光能量370 W,激光扫描速度1300 mm/s。制备的铝合金点阵结构材料空洞缺陷少,致密性高,显微组织呈一层层交错堆垛的激光熔池,为细小的α-Al等轴胞状晶和球状Si颗粒相组成,性能良好。经热处理后,原激光熔池缺陷、等轴胞状晶特征消失,Si颗粒相不断析出并长大,硬度和静态压缩试验下的平台应力降低,压缩性能下降。     

Si含量对Al-Mn-Mg合金激光焊接性能的影响

研究Al-Mn-Mg铝合金板材的Si含量（0．1％～0．5％,质量分数）对其脉冲激光焊接性能的影响。试验材料为实验室制备的0．45mm厚的H16态板材。激光焊接试验后发现,当Si含量低于0．34％时,焊池里没有产生裂纹;但是,当Si含量增加到0．47％时,焊池里有裂纹产生。微观组织观察表明,当Si含量低的时候,晶界上残留的共晶相呈不连续的点状分布：当Si含量高的时候,晶界上残留的共晶相变成连续分布。这种现象可以解释增加Si含量对激光焊接性能产生的不利影响。