混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

蛇形通道浇注对过共晶Al-Si合金显微组织的影响

采用石墨质蛇形通道来制备过共晶Al-Si合金半固态浆料,研究了浇注温度和Si含量对过共晶Al-Si合金初生Si尺寸和形貌的影响。结果表明,经蛇形通道浇注后,浆料的初生Si相得到细化;在高于液相线15~45℃时,浇注温度越低,得到的初生Si相越细小均匀;Si含量低的过共晶Al-Si合金初生Si细化明显,随着Si含量的增大,熔体粘度增大使得初生Si的破碎变得困难,初生Si尺寸也逐渐变大。     

受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si合金

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18Si合金,研究了不同母合金成分在不同混合方式下混合对Al-18Si合金凝固组织中初生Si相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,在母合金过热温度相同的情况下,采用固态纯Al与液态Al-25Si混合,能够得到最佳的合金组织,其初生Si平均尺寸达到11.68μm,形状因子达到1.608,细化效果良好。分析表明,同种混合方式下,高Si母合金中Si含量越高,细化效果越好。当高Si母合金中Si含量较高时,液液混合能减少初生Si偏聚,得到良好的组织。当高Si母合金中Si含量较低时,固液混合得到的组织相对较好。     

Al-25％Si合金过热处理后的凝固行为和组织研究

研究了熔体过热温度、冷却速度及浇注温度对Al-25％Si合金凝固形核温度、初生硅尺寸和数量分布的影响.结果显示,过热温度增加、冷却速度增大均会影响初生硅形核温度.随过热温度升高,形核温度增加,直至1 000℃过热后形核温度降低.增加冷却速度使形核温度进一步升高.不同冷却速度下,初生硅相尺寸和数量随过热温度增加以相同规律变化,1 000℃时尺寸细化达到最小值,数量达到最大值.冷却速度对初生硅尺寸的影响与过热温度有关,低过热温度下,增加冷却速度有利于初生硅相尺寸细化,过热温度升高,冷却速度对尺寸的影响逐渐减小.熔体过热处理对初生硅相的影响还与浇注温度有关,降低浇注温度,初生硅尺寸粗化,同时硅颗粒数量减少.Al-25％Si合金熔体高温过热处理后在850℃浇注,能够将初生硅相尺寸细化至30μm以下.     

固液相区等温保温对原位Mg2Si/Al-Si复合材料初生相的影响

研究了固液相区等温保温处理中Mg2Si/Al-Si复合材料初生相形貌的演变,探讨了不同保温温度和保温时间对初生相的影响.结果表明,保温温度相同时,随着保温时间的延长,初生相Mg2Si的形貌逐渐变好,尺寸变小;保温时间相同时,随着保温温度的增加,初生相Mg2Si的形貌逐渐变好,尺寸变小.最终获得了Mg2Si/Al-Si复合材料固液相区等温保温处理的合适工艺参数.     

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。     

过共晶Al-Si合金快速凝固组织演变

以群体动力学模型为基础,在充分考虑合金的热物性参数、过饱和度以及第二相形核率变化的基础上,提出描述该合金快速凝固组织演变的数学模型,并结合A390合金进行计算。结果表明:随着雾化合金液滴尺寸的减小,平均冷却速度增加,而初生Si相长大时间减少,所析出初生Si相的尺寸及体积分数也不断减小;当粉末尺寸减小到某一临界值时,初生Si相消失,从而使不同尺寸粉末的微观组织发生很大的变化。计算结果与实验结果吻合较好,说明此提出的模型可以较好地预测过共晶Al-Si合金快速凝固组织的形成,从而为进一步研究高硅合金材料的组织演变奠定基础。     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

超声-合金化处理对Al-20Mg_2Si合金组织和性能的影响

研究了未处理、P和La合金化处理、超声处理和超声-合金化复合处理对Al-20Mg_2Si合金凝固组织和力学性能的影响,并研究了复合处理条件下不同的超声参数对初生Mg_2Si相大小和力学性能的影响。结果表明,经过超声-合金化复合处理后,合金的凝固组织和力学性能显著改善,其效果好于单一的合金化处理或超声处理;与未处理试样相比,初生Mg_2Si相的尺寸减小68%,抗拉强度提高62.3%,伸长率提高47%。复合处理条件下,随着超声功率的增加,初生Mg_2Si相尺寸逐渐减小,力学性能逐步提高;随着处理时间延长,初生Mg_2Si相尺寸先减小再增加,但力学性能逐渐提高;随着超声处理温度的提高,初生Mg_2Si相尺寸先减小后增加,力学性能变化规律与之对应。     

混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

固溶处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织的影响

采用固溶处理,研究CDS制备过共晶Al-18Si合金中初生Si相与共晶Si相形貌的变化。结果表明,随着固溶温度的升高和固溶时间的延长,初生Si相平均尺寸显著减小,经570℃×6h固溶后,合金中初生Si相尺寸为20.78μm;共晶Si的变化趋势和初生Si相似,均由针状逐渐粒化为近球状,经570℃×6h固溶后,合金中共晶Si尺寸为5.44μm,且分布趋向均匀。     

熔体过热处理对Al-6.34Mg-3.66Si合金中Mg_2Si相形貌和力学性能的影响

亚共晶Al-6.34Mg-3.66Si铝合金多用于轻量化材料的加工生产,但粗大的汉字状Mg_2Si相会严重地割裂Al基体。研究了熔体过热温度和过热时间对亚共晶Al-6.34Mg-3.66Si组织及力学性能的影响,确定了最佳熔体过热工艺。结果表明,当过热温度为850℃、保温时间为25min时,初生α-Al晶体由鱼骨状枝晶转变为细小的等轴晶,粗片状Mg_2Si相完全转变成细纤维状,且分布均匀,共晶Mg_2Si相尺寸从3.02μm下降到0.97μm,较原始合金共晶Mg_2Si尺寸减小了67.9%,抗拉强度较原始合金提高了34.4%,断裂方式由原来的脆性断裂转变为韧脆混合的断裂方式,表现出较好的塑性。     

高硅铝合金的喷射成形与组织性能研究

采用喷射沉积和热等静压致密化的方法制备了不同Si含量的Al-Si合金,研究了不同Si含量Al-Si合金的显微组织、常温拉伸和三点弯曲性能,并对断口形貌进行了观察。结果表明,沉积态Al-Si合金主要由白色的Al相和均匀弥散分布的灰色Si相颗粒组成,随着合金中Si含量的增加,Si相颗粒尺寸由4～21μm增加至6～31μm;经过热等静压致密化处理后,合金中白色的Al相和均匀弥散分布的灰色Si相颗粒的形态与喷射沉积态相差不大,但是合金基体中的细小孔隙基本消失;随着Al-Si合金中Si含量增加至40%时,合金的抗拉强度和三点抗弯强度有所减小,继续增加Si含量至50%,合金的抗拉强度和三点抗弯强度基本不变,合金的断裂方式从韧性断裂转变为脆性断裂。     

Si含量和热处理制度对铸造Al-Si合金组织和性能的影响

为提高铸造Al-Si合金的力学性能,研究了Si含量和热处理制度对Al-Si合金组织和性能的影响。结果表明,Si含量、固溶冷却介质、固溶温度、时效时间、时效温度对Al-Si合金硬度的影响依次减小。Al-Si合金的最优Si含量及热处理制度为Si含量12%,480 ℃固溶120 min,盐溶液冷却及175 ℃时效90 min。随着Si含量的增加,Al-Si合金硬度和抗拉强度提升;但当Si含量超过共晶点时,方块状初生硅相析出,易形成应力集中使得合金强度降低,断裂方式由韧性断裂变为解理断裂。铸态Al-Si合金中共晶硅为长针状,经最优工艺热处理后,长针状转变为短棒或颗粒状,共晶硅更加分散,在拉伸过程中应力集中减少,位错运动阻力增加,使得Al-Si 合金的力学性能提高。     

蛇形通道复合Sr变质处理对Al-28Si合金微观组织的影响

针对传统铸造过共晶Al-Si合金中存在粗大初生Si和针片状共晶Si的问题,采用蛇形通道复合Sr变质处理工艺制备了Al-28Si合金半固态浆料,对半固态浆料的显微组织以及初生Si的析出温度进行了研究。结果表明,该工艺可充分细化初生Si、有效变质共晶Si,初生Si尺寸由165.26μm细化到45.68μm,共晶Si由长针状转变为点状、蠕虫状。随着Sr加入量的增加,初生Si的析出温度先升高后降低,初生Si的晶粒尺寸呈增大趋势。具有大量纤维状分支的共晶Si在长大时受到了铝相抑制。     

液-固混合制备Al-18Si合金的组织及性能

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-18Si合金,研究了液-固混合方式下Al-25Si合金的温度对制备Al-18Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的最终凝固组织与耐磨性能和热膨胀性能之间的关系。结果表明,在受控扩散凝固过程中,630℃固态纯Al与850℃液态Al-25Si合金混合所制备的Al-18Si合金中,初生Si相分布均匀,形貌规整,晶粒尺寸最小,耐磨性能最好。630℃固态纯Al和900℃液态Al-25Si合金混合制备的Al-18Si合金的线膨胀系数最小(15.51×10-6℃-1)。Al-18Si合金的耐磨性能主要取决于初生Si相的平均尺寸、形貌和分布。     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

熔体混合对过共晶Al-Si合金细化的研究

研究了高温Al-30%Si合金熔体和低温Al-7%Si合金熔体混合后浇铸得到的过共晶Al-Si合金显微组织及力学性能.结果表明:不同成分的高低温熔体混合后可有效细化过共晶Al-Si合金的初晶Si尺寸:混合前熔体温差越大,初晶Si细化效果越好;随着混合后静置时间的增加,初晶Si的尺寸变大,Al-Si合金硬度增加.并探讨了其细化机理.     

电磁搅拌对过共晶Al—Si合金初生Si分布的影响

系统研究了电磁搅拌下过共晶Al-Si合金初生Si的偏析规律,实验表明,虽然电磁搅拌引起过共晶Al-Si合金中初生Si的显著细化和圆整化,但常会使坯料表面出现初生Si偏析层,合金中Si含量越大,初生Si偏析层越厚,提高电磁摘抄功率、降低合金熔体冷却速率都会减小或消除初生Si偏析层;在电磁摘抄条件下,坯料表面产生初生Si偏析层的主要原因是固－液界面处的温度梯度过大和存在一层流附面层。     

挤压比压对Al-Si合金组织性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度和拉伸性能测试等手段,研究了重力铸造和不同比压挤压铸造AlSi合金的显微组织与力学性能,并分析了微观组织演变及其作用机理。结果表明,重力铸造Al-Si合金中存在亮白色短棒状Al2Cu相、白色鱼骨状AlSiCuMg相、黑色块状初生硅相以及灰色珊瑚状共晶硅相;不同比压挤压铸造Al-Si合金中初生硅相的数量随着比压的增加而减小,尺寸逐渐细化,而且Al2Cu和AlSiCuMg相的数量也不断变少、尺寸变小;不同比压挤压铸造条件下的Al-Si合金的布氏硬度都要高于重力铸造的Al-Si合金,且随着挤压比压的提高,合金的布氏硬度呈现先增加而后降低的趋势;相对于重力铸造Al-Si合金,600 MPa下挤压铸造得到的Al-Si合金的抗拉强度和伸长率分别提高了25.4%和202.1%。