Al-8Si铸轧合金组织及其热处理工艺研究

利用铸轧方法制备了Al-8Si多元合金铸轧板坯,并对铸轧板坯进行热处理,采用金相显微镜和扫描电镜对合金铸轧组织及铸轧板坯退火后组织形貌、相结构进行了表征。结果表明:铸轧方法制备的Al-8Si多元合金组织得到细化,但由于铸轧冷却速度和冷却强度的差异,导致铸轧态组织出现中间偏析和组织不均匀。480～520℃的均匀化退火,减少轻板面组织的不均,共晶硅由珊瑚状转变为球团状,还析出分布较为均匀的针状及骨骼状Al FeMnSi相化合物组织。     

基于ProCAST模拟分析水冷铜模制备细晶Al-Si合金的研究

以水冷铜模金属型重力铸造的方法,制备细晶Al-7％Si和Al-17％Si合金,利用ProCAST模拟凝固过程冷却曲线,并通过实测二次枝晶臂间距(SDAS)计算铸件局部冷却速度,结合微观组织形貌分析,研究了冷却速度对初晶硅及共晶硅组织的细化效果.结果表明:模拟的冷却曲线与实测二次枝晶臂间距对应的铸件局部冷却速度变化趋势相符,平均冷却速度属于亚快速凝固范围,随着冷却速度的提高初生相组织越细小,比共晶组织的细化效果更明显.通过实验与计算机模拟相结合更准确地了解冷却速度与铸件组织的关系,为进一步调整浇注工艺优化模具设计从而提高铸件组织性能提供了可行的方案.     

Al-Pb偏晶合金颗粒的微观结构

研究了用旋转造粒法制备Al-8Pb-3Si-2Sn-1Cu合金颗粒的冷却速度与微观组织。结果显示，受颗粒直径与冷却介质的影响，颗粒表层与中心都可获得大冷却速度，颗粒直径小于4.1mm时，合金的非平衡凝固可以克服Pb重力偏析，随着颗粒直径的减小，合金凝固过程从非平衡过偏结晶状态转变为非平衡亚偏晶状态，在微观上Pb分布更加均匀。     

高锰锌3系铝合金铸轧板材组织缺陷分析研究

针对工业生产中高锰锌3系铝合金铸轧板组织中出现的中心层偏析缺陷,通过金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析仪等分析手段对其进行研究,探讨其形成机理,并试图通过工艺优化改善其中心层偏析情况。结果表明:高锰锌3系铝合金铸轧板存在较为严重的中心层偏析,主要原因是铸轧时,富集合金元素的铝液沿枝晶间隙被推到中心区域,凝固结晶成复杂相。高锰锌3系铝合金合金化程度较高,结晶区间大的特性也加剧了中心层偏析的程度。通过控制合适的铸轧速度、浇铸温度、冷却强度、铸嘴结构等工艺条件,能够使中心层偏析得到改善。     

锶变质铝硅共晶合金中“临界饱和变质冷却速度”现象的研究

采用新型的连续定向凝固装置考察了不同冷却速度下锶变质Al—Si共晶合金的共晶硅形貌及合金的强度性能。研究发现:当冷却速度大于某一阈值后,继续增加合金的冷却速度,共晶硅尺寸几乎不再变化;强度值也不再增加。且提出了“临界饱和变质冷却速度”的概念。     

不同铸轧条件对铸轧铝带坯凝固组织的影响

在实验铸轧机上对不同铸轧条件下铝带坯微观组织的变化规律进行研究。结果表明,不同铸轧速度、铸轧厚度铸轧出的凝固组织不同,当铸轧速度为1．3m／min、厚度为6mm时,凝固组织主要为粗大的柱状晶;当铸轧速度增大到2．8m／min、厚度为3mm时,铸轧凝固组织柱状晶减少,等轴晶增多,铝带坯中心存在明显的分凝面;当铸轧速度进一步增大到4m／min、厚度为3mm时,铝带坯是两侧为柱状晶、中心出现细小等轴晶区的混合组织;当铸轧速度超过8m／min、厚度为3mm时,即进入超薄快速铸轧条件时,凝固组织从柱状晶全部转化为等轴晶。     

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。     

电磁离心铸造Al-20Si过共晶合金中硅相组织演变规律

采用电磁离心铸造的方法制备了Al-20Si(质量分数,下同)过共晶合金空心管坯,研究了电磁场对合金凝固组织及硅相形貌的影响.结果表明,随磁场强度增加铸坯外侧硅相聚集层厚度不断减小;与传统离心铸造的铝硅过共晶合金微观组织相比,施加电磁场后凝固组织中初晶硅相得到细化,外侧硅相形貌逐渐由典型的五瓣星形成为沿热流方向生长的初晶硅枝晶,内侧硅相受到电磁搅拌作用发生合并凝聚和钝化;初晶硅相尺寸及形状因子随磁场强度增加在不断减小.电磁搅拌破坏了硅相呈放射状排列的结构,共晶硅分布杂乱,且共晶团共晶片层间距逐渐增加.     

铸轧速度及镁含量对Al-50Si-xMg合金组织与性能的影响

采用立式双辊铸轧(VTRC)工艺通过不同的铸轧速度制备了不同镁含量[w(Mg)分别为0、5%、10%]的Al-50Si-x Mg合金,同时对所制备合金的微观组织和相组成进行了系统分析,并就初晶Si的中心偏聚以及板材的开裂、分层现象进行了详细的阐述。结果表明:当铸轧速度大于5 m/min时,合金中的初晶Si细小且分布均匀,并且Mg元素的加入会使合金的组织和性能得到进一步改善;但当铸轧速度为2 m/min时,板材心部将会出现由初晶Si的中心偏聚引起的开裂分层现象;当铸轧速度为30 m/min,w(Mg)=10%时,Al-50Si-x Mg合金中初晶Si的尺寸能从16. 4μm减小到7. 0μm,此时合金的硬度达到最大值384 HV。     

1235合金铸轧带材中心层偏析机制的研究及其预防措施

主要阐述了1235合金铸轧带材生产时中心层偏析产生的机制,对比分析不同铸轧参数条件下的中心层偏析情况,提出减轻或消除中心层偏析的措施。     

均匀化退火对过共晶Al-17Si合金组织和性能的影响

观察与分析了均匀化退火态的过共晶Al-17Si合金坯料,研究均匀化退火温度、保温时间及冷却方式对合金组织和性能的影响规律.结果表明,经过480 ℃×4 h、随炉冷却均匀化退火热处理后,过共晶Al-17Si合金显微组织中共晶硅由粗针状转变为短棒状或近球状且分布均匀,合金的硬度明显降低,塑性提高.     

Effect of alumina short fiber and air-cooling processing on solidification microstructure and tensile properties of Al2O3/Al-15Si composites

The effect of microstructure variation by addition of alumina short fiber and optimization of tensile properties by air-cooling processing in Al2O3/Al-15Si composites were studied.The results show that in Al-015Si alloy matrix composites with 14% and 30%(volume fraction)fiber,the primary silicon is hardly refined,but the eutectic silicon is effectively refined and granulated.Granulation of some eutectic silicon mainly happens in fiber segregation areas.Refining and granulation of the eutectic silicon are related to the physical constraint arising from the fiber,After the 30%Al2O3/Al-15Si composite was remelted and air-cooled,the number of the eutectic silicon on the surface of the fiber increases,which results in the improvement of fiber/matrix interface and tensile properties for the as-cast composite,Air-cooling processing may be reliable for the optmization of the microstructure and properties of fiber reinforced hypereutectic Al-15Si alloy composites.     

Al-Si合金熔体热处理的结构转变

用示差扫描量热分析了Al-Si合金温度处理的熔体结构变化规律及结构变化温度。结果表明,在升温阶段的Al-7%Si亚共晶、Al-12%Si共晶及Al-20%Si过共晶合金的熔体中均存在额外的热效应,范围均在798～850℃之间,额外热效应温度范围与含硅量无关,结构转变焓值随合金的硅含量增加而增加,氢含量不影响结构转变的温度;而在降温过程中仅在Al-20%Si过共晶合金中发现了额外热效应,额外热效应的出现及温度范围取决于降温速度。分析认为,升温阶段的额外热效应体现了Al的熔体结构变化,降温阶段的额外热效应与熔体中的Si-Si原子团簇的行为有关。     

Solute segregation in an Al2O3f／Al-4.5Cu alloy composite during solidification at different cooling rates

An Al2O3f/Al-4.5Cu composite was made by squeeze casting. The solute segregation in the composite at different cooling rates was studied. The results indicate that the primary crystal of AI-4.5Cu alloy nucleates and grows in the interstice between fibers. The fiber surface cannot serve as site for the heterogeneous nucleation of a primary dendrite. There exists an increasing Cu concentration gradient from the center of the interstice between fibers to the interface or the grain boundaries. There are the eutectic phases around the fibers. The solute segregation in the matrix increases with the cooling rate rising. The amount of eutectic phases followed by imbalance crystalline can be numerically calculated with Clyne-Kurz formula.     

稀土对Al-20Si-2Cu-1Ni铝合金组织和性能的影响

借助金相(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等技术,研究了富Ce混合稀土(RE)对Al-20Si-2Cu-1Ni高硅铝合金共晶硅变质、稀土化合物及力学性能的影响,并探讨其机理。结果表明,RE能有效变质共晶硅,随RE添加量的增加,变质效果不断增强,同时针片状RE化合物也逐渐增多。RE通过在凝固前沿富集从而抑制共晶硅的生长,但是过量的RE将导致固溶Cu、Ni的针状化合物(Al_2Si_2RE)生成,抵消了共晶硅变质对合金性能改善的一部分作用,使合金力学性能反而有所下降。添加0.6%RE时,铸态高硅铝合金的抗拉强度和伸长率分别达到最大值,较变质前分别提高33%和230%。     

直流磁场作用下Al-18Si合金的凝固行为

研究了在单独场源－直流磁场作用下,Ａｌ－１８Ｓｉ（质量分数．％）合金定向凝固时形成富Ｓｉ特殊表面的现象;直流磁场力对熔体无搅拌作用,其磁感应强度为０．２４Ｔ左右时,开始出现Ｓｉ的宏观偏析现象,且偏聚层厚度随磁感应强度的增大而增加;探讨了稳恒直流磁场对此合金微观组织形成规律的影响机理。     

Bi对Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响

研究不同的Bi含量对过共晶Al-18%Si合金微观组织与力学性能的影响.试验表明,Al-18%Si-x%Bi(x=1,2,3,4,5)合金中,大部分Bi在基体中以小颗粒状弥散均匀分布,局部出现Bi的聚集;同时,Bi的加入对合金中的共晶硅起到一定的细化作用;随着Bi含量的增加,共晶硅组织由粗大针片状变成短杆状,当Bi含量达到3%时,共晶硅转变为均匀分布于基体的蠕点状,当Bi含量为4%或5%时,共晶硅没有进一步的细化.另外,力学性能和摩擦试验研究发现:Al-18%Si-3%Bi合金的抗拉强度由Al-18%Si合金的168 MPa提高为189 MPa,摩擦系数由0.4372降为0.3879,磨损量仅为不含Bi的20%.     

高硅铝合金粉末的高温空气氧化预处理工艺

通过对铝硅合金粉末采用高温空气氧化预处理,然后进行包套热挤压,制备了Al-12Si共晶及Al-30Si过共晶高硅铝合金材料。利用氧分析仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等分析检测设备,对预处理粉末的氧含量与组织及所制备材料组织进行分析比较。结果表明：铝硅合金粉末氧含量随氧化时间延长而逐渐增加,氧化速度随氧化时间延长而下降;粉末颗粒表面氧含量明显高于颗粒内部的;在相同氧化时间内,Al-30Si粉末氧含量的增加大于Al-12Si的,Al-30Si粉末的氧化速度更快;合金粉末经高温空气氧化预处理后,晶粒出现不同程度的长大,Al-12Si共晶合金的晶粒长大不明显,而Al-30Si过共晶合金晶粒长大十分明显。     

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.