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。     

铁含量对铸态铝铁合金力学性能及组织的影响

采用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和三维纳米X射线显微镜等分析手段研究了铁含量对铸态Al-Fe合金力学性能和微观组织结构的影响。结果表明:随着铁含量的增大,铸态Al-Fe合金抗拉强度和屈服强度增大,断后伸长率下降。大量的球状Al₆Fe析出相和杆状Al₃Fe析出相分布在试验合金铸锭晶界附近,与铸态Al-1.8Fe合金相比,铸态Al-2.6Fe合金具有更小尺寸的晶粒和更大尺寸的Al₃Fe析出相。尺寸更小的晶粒导致铸态Al-2.6Fe合金的强度高于铸态Al-1.8Fe合金,而铸态Al-2.6Fe合金伸长率更低的主要原因是具有更大尺寸的脆性Al₃Fe析出相。     

成分和冷却速度对Al-xEr合金凝固组织的影响

用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al-xEr(x=10、20、30,质量分数,%)合金凝固组织的形貌和相结构。结果表明,在60 ℃/h的冷却速率下,Al-10Er合金中Al₃Er相为L1₂结构,尺寸约为200 μm,相与相之间以鱼骨状连接。当Er含量增大到30%时,初生Al₃Er相呈块状,尺寸约为1 mm。对Al-30Er合金,随冷却速率的降低,初生Al₃Er相由轮廓平直的L1₂结构转变为轮廓呈波浪状的hR20结构,同时共晶组织由絮状转变成条状。     

Fe含量对金属型铸造Al-Fe合金组织形态的影响

研究了不同Fe含量的Al-Fe合金在金属型铸造条件下的组织形态.在金属型铸造条件下,亚共晶Al-Fe组织由发达α-Al枝晶与枝晶间隙链接呈网状的细小共晶Al3Fe相所组成;共晶Al-Fe合金组织为弯曲针棒状共晶Al3Fe相和共晶α-Al相共生生长组织;过共晶Al-Fe合金随着Fe含量增加初生Al3Fe相的形态由针棒状向针片状再向长针状转变,初生相周围共晶Al3Fe相依附在初生相表面生长而形成离异共晶组织.并对不同含Fe量时合金的凝固过程进行了分析探讨.     

Zn-9.5Al-3Mg-0.01Ce合金微观组织演化的研究

利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对Zn-9.5Al-3Mg-0.01Ce合金的微观组织和相组成进行了研究。结果发现,炉冷条件下,该合金由初生Al枝晶,Al+MgZn₂二元共晶,Al+Zn+Mg₂Zn₁₁三元共晶构成,初生Al枝晶不是单相。Al枝晶的边缘区域存在明显的台阶状形貌。结合线扫描结果可知,枝晶中心区域的Al含量比枝晶边缘部分高得多,而Zn含量则低得多。这是由于合金在凝固时发生了包晶反应。     

Al-Ca-Fe合金中Al10CaFe2化合物的形成与表征(英文)

采用热力学计算和实验技术研究铝角的Al-Ca-Fe体系相图,包括液相面投影图和凝固反应。结果表明,与铝固溶体(Al)平衡的不是Al₃Fe相,而是一种组成符合化学式Al₁₀CaFe₂的三元化合物。通过包晶转变L+Al₃Fe→(Al)+Al₁₀CaFe₂(638℃,3.3%Ca和0.5%Fe,摩尔分数)发生从二元化合物到三元化合物的转变。与针状Al₃Fe相夹杂物不同,三元化合物的初晶和共晶具有致密的形貌。使用第一性原理计算和X射线衍射分析确定三元化合物Al₁₀CaFe₂的晶格结构。此外,近共晶合金Al-6%Ca-1%Fe(质量分数)在500～600℃退火后具有细晶组织,过量相的总体积分数约为25%。因此,Al-Ca-Fe体系可用于制造新的铝基复合合金。     

冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和微观组织的影响(英文)

研究凝固过程中冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和组织的影响。为了获得不同的冷却速度,设计了5个不同厚度阶梯的阶梯间。通过计算机辅助热分析法得到冷却速度和凝固参数。结果显示,冷却速度越高,初生α(Al)的形核温度、共晶反应温度以及固相线的温度都越低。当冷却速度由0.19℃/s增加到6.25℃/s时,二次枝晶臂间距(SDAS)从68μm下降到20μm,初生相的体积分数也下降5%。铁相的平均长度由28μm下降到18um,并且提高了铁相在基体中的分布均匀性。此外,冷却速度的提高,有利于促进共晶硅向纤维状分支结构的转变,减少了基体中的块状和板状共晶硅。     

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。     

快速凝固对Al-Si-Mg合金复合变质的影响

Al-Si-Mg合金通过加入细化剂Al-1Ti-1B中间合金或细化剂Al-3Ti-3B中间合金及变质剂Al-9Sr中间合金进行复合变质后,分别在空气中、水中和液氮中冷却凝固.利用扫描电子显微镜,研究凝固速度对共晶Si相、α(Al)树枝晶形态的影响.结果表明:随着试样在空气中、水中及液氮中凝固速度的不断提高,复合变质后共晶Si相进一步细化,α(Al)树枝晶的二次枝晶间距明显减小.     

快速凝固Cu83Fe17合金的显微组织

通过采用扫描电镜(SEM)研究了真空感应熔炼和单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织和凝固行为.结果表明,真空感应熔炼Cu83Fe17合金的显微组织主要以初生的富Fe枝晶形式存在于Cu基体中,单辊旋铸Cu83Fe17合金的显微组织呈现富Fe枝晶和富Fe球状并存的两种形貌.富Fe相的形貌和大小随着条带厚度的变化而变化.富Fe球的大小分布不均,靠近自由面的富Fe球直径比接触面要大.分析表明,合金快速凝固过程中发生了亚稳态的液相分离.此外,采用一维热传导方程对Cu83Fe17合金的冷却速度进行模拟,计算得到合金条带自由侧在凝固时的冷却速度为1.5×106 K/s.     

Effect of cooling rate on solidification parameters and microstructure of Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe alloy

The effects of cooling rate on the solidification parameters and microstructure of Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe alloy during solidification process were studied. To obtain different cooling rates, the step casting with five different thicknesses was used and the cooling rates and solidification parameters were determined by computer-aided thermal analysis method. The results show that at higher cooling rates, the primary α(Al) dendrite nucleation temperature, eutectic reaction temperature and solidus temperature shift to lower temperatures. Besides, with increasing cooling rate from 0.19 °C/s up to 6.25 °C/s, the secondary dendritic arm spacing decreases from 68 μm to 20 μm, and the primary dendritic volume fraction declines by approximately 5%. In addition, it reduces the length of Fe-bearing phase from 28 μm to 18 μm with a better uniform distribution. It is also found that high cooling rates make for modifying eutectic silicon into fibrous branched morphology, and decreasing block or lamella shape eutectic silicon.     

定向凝固Al-40%Cu合金三维微观组织重构及共晶间距演变

本文利用连续切片技术研究了定向凝固Al-40%Cu过共晶合金中金属间化合物Al₂ Cu初生相的三维微观组织,以及抽拉速率跃迁下,三维共晶组织形态的演变和间距调整.结果表明:抽拉速率为5μm/s时,初生Al₂Cu三维组织沿生长方向存在棱面和棱角,表现出明显的棱面相生长形态;凝固过程中初生Al₂Cu相释放的结晶潜热使得生长界面发生局部重熔,三维组织中出现孔洞,形成拓扑缺陷.在Al-40%Cu合金三维共晶组织中,Al₂Cu相和Al相的体积分数分别为56.8%和43.2%,且Al₂Cu相的生长方向与试样轴向夹角为5.1°.当抽拉速率从2μm/s突然跃迁到500μm/s时,三维共晶组织形态从层片向棒状转变,这种转变不是由合金中两相体积分数变化造成的.三维共晶组织间距调整机制不同于二维组织中的分叉、内凹和界面重新形核,而是通过三维空间非同一平面连续的分叉、分枝进行,在三维下并没有观察到二维下的重新形核共晶间距调整机制.     

热浸镀Zn-11Al-3Mg镀层黑点缺陷形成机理研究

目的 研究Zn-11Al-3Mg镀层黑点缺陷位置与正常位置组织特征差异,阐明黑点缺陷的形成机理,寻找导致黑点缺陷的原因,从而控制和消除黑点缺陷。方法 以工业生产的Zn-11Al-3Mg镀层钢板表面的黑点缺陷为研究对象,综合运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、双束聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)等,详细对比了缺陷位置和正常位置镀层显微组织的差异,分析了引起镀层组织差异的根本原因,揭示了Zn-11Al-3Mg镀层表面黑点缺陷的形成机理。结果 Zn-11Al-3Mg镀层组织由初生Al枝晶和枝晶间第二相组成,缺陷位置和正常位置枝晶间第二相显微组织存在明显差异,宏观上表现为局部黑点缺陷。缺陷位置枝晶间第二相的平均成分与原始镀液成分接近,组织为细小的颗粒状Zn/Al/MgZn₂三元组织,未出现明显的Zn/MgZn₂二元共晶;而正常位置枝晶间第二相由大量的层片状Zn/MgZn₂二元共晶及少量Zn/Al/MgZn₂三元共晶组成。造成上述镀层组织差异的根本原因是镀后凝固过程中冷却速率不均匀...     

NiAl-Mo共晶复合材料定向凝固组织特性研究

采用定向凝固技术制备出两种不同成分的NiAl-Mo共晶复合材料,研究在不同抽拉速率下该合金的凝固组织特性.结果表明:46.59Ni-45.61Al-7.8Mo(at%,下同)合金在不同抽拉速率下都形成了亚共晶组织,初生的NiAl相呈树枝晶状,并且随着抽拉的进行,优先生长方向与热流方向不一致的枝晶被逐渐淘汰;随着抽拉速率的增加,NiAl相的枝晶间距也不断的减小.44.86Ni-46.3Al-9.01Mo合金在不同抽拉速率下皆形成以棒状Mo相镶嵌在NiAl基体中的共晶组织,随着抽拉速率的增加,Mo相的平均直径和平均棒间距有越来越小的趋势,在抽拉速率达到14 mm/h以上时,Mo相由连续的、排列均匀的棒状变为断续的、排列不均匀的棒状.     

热处理对不同冷速Al合金共晶相形貌及含量的影响

选取成分为Al-5.17Cu-2.63Si(合金A)、Al-4.29Cu-1.09Mg(合金B)和Al-2.09Si-1.66Mg(合金C)三元铝合金,分别进行不同冷速下的凝固实验。对比研究不同凝固速率下得到的共晶相形貌与含量在接近各合金体系三元共晶温度下热处理前后的变化行为。结果表明:同一合金冷速越慢,得到的原始组织二次枝晶间距越大,合金A的石墨型、砂型、保温型冷却组织的二次枝晶间距分别为24.17、63.32和99.88μm,合金B的二次枝晶间距分别为24.35、82.78和139.42μm。均匀化热处理的热扩散过程可以明显地溶解非平衡共晶相,由于原始组织的尺度不同,共晶相所处的溶解阶段与溶解程度不同。合金A的石墨型、砂型、保温型组织热处理后与热处理前的共晶相含量比值分别为0.44、0.49和0.68,合金B的共晶相含量比值分别为0.084、0.30和0.38。     

Effects of cooling rate and B content on microstructure of near-eutectic Al-13wt%Si Alloy

Under cooling rates of 2 ℃/s and 10℃/s, the influences of B content on the microstructure of near eutectic Al-13.0wt%Si alloy have been investigated. Results showed that the addition of boron resulted in refinement of eutectic grains, and to some extent, had an inhibiting effect on precipitation of the primary phases, and the refining and inhibiting effects are much more obvious at higher cooling rate. When B was not added, higher cooling rate promoted the α-Al dendrites formation. At lower cooling rate, the addition of B did not cause the so called ＂columnar to equiaxed transition （CET）＂, however, at higher cooling rate, this transition was obvious. After the addition of B, the nucleation temperature TN ascended and nucleation mode changed from nucleation mode of from wall towards centre （without B addition） to a nucleation mode that the eutectic nucleated evenly throughout whole sample （with B added）. It can be concluded that the addition of B offers a large amount of nuclei for eutectic solidification, as a result, the eutectic grains was refined. Higher cooling rate will lead to more nuclei, so the effects on the refinement of eutectic grains and on suppression of primary phases are increased.     

超声半固态流变挤压成形Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni合金的组织特征(英文)

通过超声振动半固态流变挤压铸造工艺制造汽车空调压缩机铝硅合金斜盘零件,研究合金的组织特征。发现在Al20Si2Cu0.4Mg1Ni合金的组织中,除了通常具有的初晶Si和α(Al)+β-Si共晶相之外,还有非平衡α(Al)颗粒或枝晶。挤压铸造过程中的较快的冷却速度而非压力是非平衡α(Al)相形成的主要原因。在半固态浆料的制备过程中,超声振动的声压作用能促进非平衡α(Al)相在共晶温度以上生成,并生长为非枝晶颗粒。超声处理的过共晶AlSi合金中的非平衡α(Al)相由共晶温度以上生成的圆形α(Al)晶粒和少量共晶温度以下生成的细小α(Al)枝晶构成。由于超声振动的作用使α(Al)基体中的Si的固溶度增加,并使初晶Si的形成温度降低,组织中初晶Si颗粒的体积分数显著降低。流变挤压斜盘中的初晶Si颗粒的平均直径和体积率分别为24.3μm和11.1%。     

Effects of cooling rate on solidification behavior of dilute Al-Sc and Al-Sc-Zr solid solution

Six alloys with different compositions of Al-0.1%Sc, Al-0.3%Sc, Al-0.3%Zr, Al-0.1%Sc-0.1%Zr,Al-0.3%Sc-0.1%Zr and Al-0.3%Sc-0.3%Zr were prepared by casting in a wedge shaped copper mould. The hardness test, microstructure observation, and DSC thermal analysis were applied to fully investigate the solidification behavior of the wedge tip (whose cooling rate is 1000 K/s) and the top surface (cooling rate 100 K/s) of each casting. The results show that the cast structures in the hypoeutectic region of AI-Sc alloys are slightly affected by cooling rates during the solidification. In the case of hypereutectic alloy of Al-0.3%Sc-0.3%Zr, the cast grains were remarkably refined under the condition of a 100 K/s cooling rate, however, under a 1000 K/s cooling rate condition,solute atoms contribute nothing to the grain-refinement, due to the eutectic concentration becomes higher. The hardness can be improved to a greater degree by Sc single addition, compared to single Zr addition, but it can be improved even greater when Sc added together with Zr. It is sensitive to cooling rate, the higher the cooling rate, thegreater the hardness. By combining the results of TEM examination and DSC analysis, it can be seen that a supersaturated Al solid solution forms during the solidification, and the solubility of Sc in Al solution can be improved by increasing the cooling rate.     

Study on Microstructure and Thermal Stability Behavior of Rapidly Solidified Al-Fe-Ce Alloy

Study on Microstructure and Thermal Stability Behavior of Rapidly Solidified Al-Fe-Ce Alloy     

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.