冷速对Al-4.29Cu-1.09Mg合金凝固组织的影响

选取Al-4.29Cu-1.09Mg合金,采用石墨型、砂型、保温材料等3种铸型进行了凝固试验,采用扫描电镜、能谱分析等手段研究了不同冷速铸锭的凝固相组成与形貌、硬度、二次枝晶间距等。结果表明,随着冷却速率的提高,合金凝固组织的二次枝晶臂间距明显减小,硬度增大。在二次枝晶臂尺度范围内,砂型铸锭中Cu和Mg元素出现了明显的微观偏析,枝晶臂边缘成分明显高于枝晶臂中心,并发现Cu元素的偏析程度要大于Mg。     

Al-Cu-Mg包共晶合金的凝固组织演变及机理分析

选取不同成分的Al-5Cu-27Mg(质量百分数,下同)、Al-11Cu-25Mg与Al-18Cu-20Mg三元包共晶合金,进行金属铸型冷却的凝固试验,并对其凝固路径、组织演化及凝固机理进行了分析。试验结果表明:位于包共晶PE点左侧的Al-18Cu-20Mg合金在凝固过程中发生了三元包共晶反应,凝固组织中发现残留的初生S相。而Al-5Cu-27Mg和Al-11Cu-25Mg合金成分点位于PE点的右侧,整个凝固过程中没有出现包共晶反应,凝固组织主要由一定量的初生α-Al相、T相和二元及三元共晶组织构成。     

三元合金单相凝固路径的统一解析模型

基于合金枝晶凝固微观偏析统一模型,导出一种新的描述三元合金单相凝固路径的解析模型.该模型具有统一性,不仅可涵盖平衡、非平衡和准平衡3种极限凝固路径模式,而且可考虑任意凝固相的反扩散、冷速和枝晶几何形貌等因素的影响.通过对Al-1.0Cu-6.3Mg,Al-1.49Si-0.64Mg和Al-1.49Si-2.90Mg(质...     

冷却速率对Al-4.6Cu-Mn合金凝固组织的影响

以添加不同Mn含量的Al-4.6Cu-Mn合金为对象,利用FE-SEM、VNT Quant Lab-MG专业定量金相分析系统软件研究了不同冷却速率下Al-4.6Cu-Mn合金的二次枝晶间距、非平衡共晶相体积分数以及微观凝固组织形貌特征。结果表明:冷却速率在540～106 K.s-1范围时,随着冷却速率的提高,Al-4.6Cu-Mn合金非平衡共晶相体积分数随之降低,二次枝晶间距减小,非平衡共晶相形态细化;当Mn含量增加时,Al-4.6Cu-Mn合金中非平衡共晶相体积分数随之增大。     

亚快速凝固工艺对Al-8Ca合金组织与性能的影响

通过铁模和铜模铸造,配合粒状化处理制备了Al-8Ca合金,分析了合金显微组织、相组成和力学性能,研究了不同凝固速度及热处理对Al-8Ca铝合金组织性能的影响。结果表明,Al-8Ca合金在不同冷却速度下凝固,显微组织中少量初生α-Al呈树枝状,共晶组织呈层片状,由α-Al和A14Ca相组成。随着冷速提高,树枝状α-Al变小,晶粒细化,层片间距减小,高冷速下形成过饱和固溶体。扩散退火处理后共晶组织熔断,向颗粒状转变,有加粗趋势。     

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。     

定向凝固Zn-Al合金先共晶组织及电化学性能的研究

利用水平Bridgman定向凝固装置,在直流稳恒磁场下,对Zn-35Al-2.4Cu合金进行定向凝固试验。通过组织分析、二次枝晶臂间距测试、电化学性能测试,研究了磁场对Zn-Al合金先共晶组织和电化学性能的影响。结果表明,随着凝固速率增加,Zn-Al合金先共晶组织的二次枝晶臂间距逐渐减小,组织细化。在电流为80A、凝固速率为1K·s-1时,Zn-35Al-2.4Cu合金先共晶组织的二次枝晶臂间距最小,为24.294μm,在3.5%的NaCl溶液中腐蚀电流密度最小,为11.62μA/cm2,耐电化学腐蚀性能最优。     

La和Er对Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和性能的影响

研究了La和Er对铸造Al-13Si-5Cu-2Ni-1Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,La对共晶Si有较强的变质作用,在合金中生成块状、长针状富La相;Er可以明显减小二次枝晶间距,在合金中可生成块状、短棒状富Er相。合金中复合添加0.2%的La和0.2%的Er时,二次枝晶间距、初生Si、共晶Si和金属间化合物的尺寸同时减小,La、Er相互作用可以抑制富稀土相的生长,使合金中引入尺寸细小且弥散分布的富稀土相,此时合金力学性能最佳,25和350℃时抗拉强度分别为274MPa和91MPa。     

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.     

均匀化处理对Al-Cu-Mg合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、硬度测试和拉伸测试等方法研究了均匀化处理对Al-4.5Cu-0.8Mg合金的组织和性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-0.8Mg铸态组织中存在较严重的枝晶偏析现象,晶界及晶界交汇处有大量Al2Cu相及Al2Cu和Al2CuMg的共晶相,合金经480℃×12 h均匀化处理后,组织中的非平衡相已基本溶解,综合力学性能较好,抗拉强度为320 MPa,屈服强度为246 MPa,伸长率为10.2%,硬度为139.2 HV。     

A comparative study of Mg-Gd-Y-Zr alloy cast by metal mould and sand mould

The differences of the microstructure and mechanical property between metal mould and sand mould cast Mg-10Gd-3Y-Zr alloy were investigated both under as-cast condition and after solution heat treatment.In the as-cast specimens,the microstructure is similar and composed of α-Mg solid solution and eutectic compound of α-Mg+ Mg24(Gd,Y) 5;whereas the grain size using metal mould and sand mould is 27 μm and 71 μm,respectively.The eutectic compound of metal mould cast alloy was completely dissolved after solution treated at 500℃ for 8 h,however it needs higher temperature(525 ℃) and longer time(12 h) to achieve the absolute dissolving under sand mould condition.In contrast to metal mould,the peak time of sand mould alloy aged at 225 ℃ and 250 ℃ of was advanced by 4 h and 6 h,respectively.The precipitation reaction sequence in sand mould cast Mg-10Gd-3Y-Zr alloy during isothermal ageing at 250 ℃ follows S.S.S.S.→β″(D019) →β'(cboc) →β1(fcc) →β(fcc) ,which is similar to that in the alloy cast using metal mould.     

高合金化Al-9Zn-2Mg-2Cu-0.3Ce合金均匀化过程中的组织演变

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC),研究了一种高合金化Al-9Zn-2.0Mg-2Cu-0.3Ce(质量分数,%)合金的铸态微观组织,以及其均匀化过程中微观组织的演变,获得了较优的单级均匀化工艺。结果表明:铸态时,合金晶粒内部枝晶网络发达,Zn、Mg、Cu元素偏聚严重,合金中主要的非平衡凝固相为T(AlZnMgCu) 相和θ(Al₂Cu)相。经过470 ℃×48 h均匀化热处理后,合金中的枝晶网络基本消除,凝固相T逐渐回溶至基体中,主要的残留相为耐高温相Al₂CuMg、Al₈Cu₄Ce和Al₇Cu₂Fe。扩散动力学分析表明,470 ℃退火48 h的单级均匀化工艺足以使合金中的非平衡相回溶至基体中。     

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.     

Microstructural evolution of direct chill cast Al-15.5Si-4Cu-1Mg-1Ni-0.5Cr alloy during solution treatment

Heat treatment has important influence on the microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys. The most common used heat treatment method for these alloys is solution treatment followed by age-hardening. This paper investigates the microstructural evolution of a direct chill (DC) cast Al-15.5Si-4Cu-1Mg-1Ni-0.5Cr alloy after solution treated at 500, 510, 520 and 530℃, respectively for different times. The major phases observed in the as-cast alloy are α-aluminum dendrite, primary Si particle, eutectic Si, Al7Cu4Ni, Al5Cu2Mg8Si6, Al15(Cr, Fe, Ni, Cu)4Si2 and Al2Cu. The Al2Cu phase dissolves completely after being solution treated for 2 h at 500℃, while the eutectic Si, Al5Cu2Mg8Si6 and Al15(Cr, Fe, Ni, Cu)4Si2 phases are insoluble. In addition, the Al7Cu4Ni phase is substituted by the Al3CuNi phase. The α-aluminum dendrite network disappears when the solution temperature is increased to 530℃. Incipient melting of the Al2Cu-rich eutectic mixture occurrs at 520℃, and melting of the Al5Cu2Mg8Si6 and Al3CuNi phases is observed at a solution temperature of 530℃. The void formation of the structure and deterioration of the mechanical properties are found in samples solution treated at 530℃.     

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.     

Al-Cu-Ce合金的微观组织与力学性能

采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸性能测试等方法,研究3种成分Al-Cu-Ce合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Al-14Cu-7Ce合金由α-Al+Al8CeCu4片状共晶组成,而Al-10Cu-5Ce、Al-18Cu-9Ce合金中除含有α-Al+Al8CeCu4共晶组织外,还分别含有α-Al和Al8CeCu4初生相。铸态Al-14Cu-7Ce合金具有优良耐热性能,即使550℃×3 h退火后仍能保持约360 MPa的抗拉强度,退火导致合金强度下降的主要原因是高温下共晶Al8CeCu4相的球化。经充分球化退火后,Al-Cu-Ce合金能获得良好的热轧、冷轧变形能力,并且变形态合金也具有良好的耐热性能,因而Al-Cu-Ce合金有望成为一种兼具铸造和变形两用的新型耐热铝合金。