对A356Al合金细化和变质处理的研究

研究了A356Al合金熔体处理过程中细化与变质的交互作用。结果表明:只添加Al-10Sr的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为19.6μm,抗拉强度228MPa、屈服强度177MPa、伸长率8.9%、布氏硬度73HBW;而只添加Al-4Ti-1B的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为17.3μm,抗拉强度203MPa、屈服强度159MPa、伸长率6.9%、布氏硬度67HBW。指出:Si相的形态对A356Al合金力学性能影响最大,变质效力是限制A356Al合金力学性能的首要因素。     

Mg、Ce、Sr复合微合金化对A356铝合金组织和性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试样机等分析手段研究了Mg、Ce、Sr等元素复合添加对A356合金微观组织和力学性能的影响。结果表明，多元素复合添加对A356铝合金的细化和变质效果较好，α-Al相尺寸减小，共晶硅也由针片状转变为颗粒状或短杆状。添加0.25%Mg、0.2%Ce、0.015%Sr后合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为345 MPa、289 MPa、7%。变质后合金的断裂以韧性断裂为主。     

RE对挤压铸造AlSi7Cu4MgMn合金组织和性能的影响

研究了不同RE(Ce、La混合稀土)含量对挤压铸造AlSi7Cu4MgMn合金组织、力学性能及铸造性能的影响。结果表明,RE可提升合金铸造性能,大幅度提高合金成形的良品率。不含RE时,AlSi7Cu4MgMn合金微观组织由α-Al基体、共晶Si相、块状α-Fe相、小块聚集状Al_2Cu相及其他强化相组成;添加适量RE后,块状Fe相转变为短棒状形态,Al_2Cu相细化并形成Al_xCu_4Mg_5Si_4复杂相;过量RE添加会导致合金中富Fe相聚集长大,恶化合金性能。添加0.25%的RE时合金力学性能最佳,抗拉强度为430MPa,屈服强度为392MPa,伸长率为6.8%。     

Si、Mg含量及合金元素对A356合金力学性能的影响

研究了Si、Mg含量及合金元素对A356合金力学性能的影响.结果表明,在A356合金中,Si元素和Mg元素在允许范围内适当增加添加量,能促使更多的Mg_2Si生成,增加了共晶Si数量,合金在铸态和T6态的力学性能都有一定程度提高;在此基础上添加合金元素,初生α-Al能得到更有效细化,共晶硅变质更充分,合金的力学性能有了极大提高.高si、Mg含量的A356合金对细化变质处理更加敏感,T6处理后力学性能达到最佳,抗拉强度和伸长率达到320 MPa和8.0%,分别比低Si、Mg含量合金提高了18.6%和35.6%.     

Sc和Y复合作用对A356合金组织和性能的影响

制备了不同Sc和Y含量的A356合金,通过金相显微分析和拉伸性能测试等,研究了复合添加稀土Sc和Y对A356合金组织与性能产生的影响。结果表明,复合添加微量Sc和Y后,A356合金组织中形成了Al3Sc、Al3Y强化相,α-Al基体得到明显细化,大部分共晶Si形态由片状向颗粒状转变,合金的抗拉强度和塑性得到明显提高。当添加0.2%的Sc和0.2%的Y时,效果最佳。Y和Sc含量过多时,导致合金组织成分偏聚,综合力学性能变差。     

Mg元素对Al-Cu-Ce共晶合金导热和力学性能的影响

本研究以共晶型Al-14Cu-7Ce合金作为研究对象,通过调整Mg元素的添加量,探究其微观组织演变与导热和力学性能的变化规律。结果表明,铸态Al-14Cu-7Ce合金主要由α-Al和Al8CeCu4两相组成,其微观组织由粗大的共晶组织(α-Al+ Al8CeCu4)构成。添加少量Mg元素可细化该共晶组织,提高其力学性能。当Mg元素的添加量为1.0%时,合金的屈服强度和抗拉强度分别提升至164 MPa和263 MPa,提升幅度为29%和19%,断后延伸率提升至4.5%,提升幅度为约41%,导热率为130.2 W/(m·K),下降幅度约为12%。随着Mg元素进一步添加至2.0%,合金的力学性能指标有所下降,其屈服强度和抗拉强度分别降至151 MPa和249 MPa,其断后延伸率降为3.9%,导热率降至108.3 W/(m·K)。合金导热率下降主要原因是固溶的Mg原子形成散射源,阻碍电子在晶格内的运动,减小了电子和声子的平均自由程。当Mg添加量达到2.0%时,Mg与Al和Cu元素发生冶金反应生成Al2MgCu相,以鱼骨状共晶组织(α-Al+ Al2MgCu)形式分布于晶界处,增加合金中第二相的体积分数,进一步恶化合金的导电导热性能。而合金的力学性能下降主要由于存在 (α-Al+ Al8CeCu4)和(α-Al+ Al2MgCu)两种共晶组织,增加相界面处微裂纹萌生的位点。综上所述,添加1.0%Mg元素可获得兼具高强度和高导热的Al-Cu-Ce共晶合金。     

Yb对A356铝合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜等研究了稀土Yb对A356铝合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,Yb显著细化了A356合金中α-Al的晶粒尺寸,二次枝晶间距从41μm减小到30μm。共晶Si组织由粗大的针状或板条状细化为纤维状。添加Yb的A356铝合金中生成了一种新的AlSiYb金属间化合物。随着Yb含量的增加,A356铝合金的力学性能先增大后减小,当Yb含量为0.2%时,合金的力学性能达到最大值,其抗拉强度为195 MPa,伸长率为4.8%。     

TiB_2和Mg含量对A356铝合金力学性能的影响

采用混合盐原位反应方法制备了5wt%TiB_2/A356合金,研究了TiB_2含量和Mg含量对该合金力学性能的影响。结果表明,随TiB_2和Mg含量的增加,合金中的α-Al相和共晶Si细化,合金的强度增加而韧性下降。A356合金的抗拉强度和伸长率分别为154 MPa和11%,当加入5wt%TiB_2后,合金的抗拉强度和伸长率分别达到160 MPa和5.5%;再加入1.5wt%Mg元素后,合金的抗拉强度进一步增加至202 MPa;加入3 wt%Mg元素后,合金的抗拉强度反而降低至168 MPa,伸长率显著降低至0.3%。     

固溶时间对含钪A356铝合金组织与力学性能的影响

运用光学显微镜、万能拉伸试验机、硬度测量仪、扫描电子显微镜等试验方法,研究了固溶时间对含微量钪的A356铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:535℃固溶温度下,A356-Sc合金的组织均由α-Al相和Al-Si共晶体组成;随固溶时间延长,α-Al相由条状向卵形或球形转化,总体呈长大趋势,共晶Al-Si相变得更加圆滑、细小。随固溶时间延长,强度、硬度和伸长率先增大后减小,在3 h时达到最大值,分别是272 MPa,92 HBW和5.12%。     

Sc对A356合金组织和性能的影响

加入0.10%~0.30%的稀土Sc对A356合金中进行变质处理,以研究稀土Sc对A356合金微观组织和力学性能的作用。结果表明,加入Sc可以使A356合金微观组织中的初生α相显著细化,由粗大的树枝晶变为细小、无定向的枝晶,并且形态变得圆整,出现了大量的蔷薇状和颗粒状的α相。Sc加入量为0.20%时,对α相的细化效果最理想;同时,Sc还使A356合金微观组织中的共晶Si尺寸显著减小,由粗大的针状变为蠕虫状和点状。加入0.20%的Sc的A356合金,其铸态下抗拉强度为210.58 MPa,屈服强度为100.48 MPa,伸长率为6.5%,硬度(HB)为67.5。     

Sr、RE对A356合金组织结构和力学性能的影响

A356合金重熔过程中通过混合添加适量Sr、RE来改善合金的微观组织结构。采用金相分析、X射线衍射分析(XRD)及力学性能测试等试验方法,分析了Sr、RE混合添加对合金的初晶晶胞特征参数、共晶Si相形貌和力学性能的影响。研究发现,A356合金重熔过程中,Sr、RE混合添加能够强化合金的细化效果及共晶Si相的变质效果。Sr、RE的添加,能够大幅度提高合金的综合力学性能,合金抗拉强度由变质前的153MPa提高到变质后的252MPa,伸长率由不足5%提高到超过13%。     

稀土Er对半固态成形A356合金组织及性能的影响

采用添加稀土元素Er变质处理制备了A356半固态合金,通过对含Er元素A356半固态合金成形铸件的组织观察及硬度测试,研究稀土Er对半固态成形的A356合金组织及性能的影响.结果指出,合金中添加0.1%的Er可以明显的细化合金组织,使初生α-Al由树技晶向细小胞状晶和球状晶转变,同时,添加少量Er可以很好的变质细化共晶硅相,使板块状的共晶硅细化,从而使半固态合金的力学性能得到增强.     

Y和Sc对A356合金组织与性能的影响

对比研究了微量稀土元素Y、Sc对A356合金铸态显微组织和力学性能的影响。结果表明,0.3%的Y、0.3%的Sc均能明显减小合金中α-Al枝晶间距,细化α-Al晶粒,使片状共晶Si部分纤维化,但对Si变质效果均不如Sr。等量Y和Sc细化变质效果相比,Y的细化效果不如Sc,但Sc对共晶Si的变质效果不如Y;与之相对应,Y提高A356合金铸态力学性能的幅度优于等量Sc。     

Cu含量对Al-12Si合金组织结构及导热性能的影响

采用熔铸工艺制备了不同Cu含量(0.03%～4.2%)的Al-12Si-xCu-0.6Mg合金试样,分析Cu含量对Al-Si合金组织结构、力学性能与导热性能的影响。结果表明,随着Cu含量从0.03%增加到4.2%,Al-12Si-xCu-0.6Mg合金强度由212.3 MPa提高到285.3MPa,但热导率由152W/(m·K)降低到119W/(m·K)。另外,随着Cu含量增加,合金中初生α-Al相明显细化,从发达树枝晶向细小圆整等轴晶转化,共晶Si相晶粒尺寸逐渐增大;分散的块状α-Al相会造成电子传导通道的断裂,粗大的共晶Si提高电子运动过程中的散射概率,降低自由电子的平均自由程,从而导致合金导热性能下降。     

机械振动对A356合金组织与力学性能的影响

通过改变机械振动频率、振幅和振动角度,考察了不同机械振动参数对A356合金的组织与力学性能的影响。结果表明,当振动频率为20~30Hz、振幅为0.3~0.6mm,机械振动角度为0°时,A356合金中的初生α-Al相和二次枝晶细小,A356合金可以取得理想的强度和塑性结合。     

A356合金铸造工艺及组织与性能研究

研究了壳型预热温度、壁厚和变质处理对A356合金显微组织和力学性能的影响,分析了工艺参数和变质剂的作用机理。结果表明,不同壳型预热温度下未变质A356合金的金相组织都为枝晶α-Al和共晶硅相,且随着壳型预热温度的升高,枝晶α-Al不断粗化、共晶硅相不断聚集和长大,未变质A356合金的抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;随着壁厚的增加,La变质和Sr变质A356合金的α-Al枝晶不断粗化,共晶硅相也逐渐发生聚集和长大,抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;采用La或者Sr变质能够细化A356合金组织,并且相对未变质A356合金具有更高的强塑性,但是La变质A356合金对壁厚的敏感性相对Sr变质A356合金更小。     

Al-Si合金力学性能与初生α-Al相数量的相关性研究

采用图像分析仪对细化前后铸态A356铝合金组织中的初生α-Al枝晶数量进行定量分析,建立了A356铝合金的力学性能与初生α-Al相数量之间的关系。结果表明,当Al-5Ti-1B添加量大于0.5%时,组织内形成细小的等轴晶。α-Al枝晶的数量随着细化剂添加量的增加而增加。线性拟合结果揭示了抗拉强度、伸长率、质量参数和初生α-Al数量之间的关系。     

纳米颗粒含量对SiC_p/A356复合材料组织和性能的影响

采用超声机械搅拌方法制备出了不同质量分数的纳米SiC_p/A356复合材料,并研究了SiC_p含量对合金微观组织以及性能的影响。结果表明,基体A356合金微观组织由粗大初生α-Al树枝晶和长针状的共晶相组成,但随着SiC_p的加入,初生α-Al相从粗大树枝晶向玫瑰状转变,晶粒得到了明显细化,并且共晶Si逐渐变短并部分圆整化。纳米SiC_p在共晶Si周围分布均匀,并没有发现大范围的团聚现象。不同SiC_p含量的复合材料的室温抗拉强度、屈服强度、伸长率相对于基体都有了较大的提升。当SiC_p含量为2%时,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为226 MPa、128 MPa、5.6%,较基体分别提高了19%、58%、22%。     

氩气精炼除气时间对A356合金组织性能的影响

借助真空负压密度仪、OM、XRD、SEM、EDS与力学性能测试,研究了精炼时间对A356合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,随着精炼时间延长,熔体密度当量由11.4%降至1.6%,随后增至3.4%。A356合金铸态组织主要由初生α-Al基体、共晶Si相与少量Mg2Si相组成,共晶Si沿晶界均匀分布,经T5热处理后共晶Si相形貌由不规则板片状转变为球状,断裂机制由沿晶断裂转变为韧窝断裂,Si相长度由184μm降至28μm。随着精炼时间延长与试样厚度降低,内部缺陷由缩孔转变为缩松。相同精炼时间下随着试样厚度增加,力学性能持续下降;同一厚度试样,力学性能随着精炼时间的延长先上升后下降,12mm试样铸态与T5态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为206.3MPa、106.0MPa、6.8%、11.2%与281.3MPa、231.6MPa、10.8%、18.9%,断口晶界处Si相颗粒平均尺寸约为8μm。     

Mn对A356铝合金铁相形貌组织和力学性能的影响

通过加入元素Mn并配合热处理工艺来控制A356铝合金富铁相的形态。研究表明:合金经过热处理后,加入Mn能够使大部分针状铁相β-Al5FeSi转变成粒径较为均一的颗粒状或树枝状铁相α-Al(Fe,Mn)Si;预先热处理与铸态相比力学性能更好,改变Mn的加入量能够控制块状铁相的粒径大小;经过Mn与热处理共同作用的A356铝合金的抗拉强度提高30~40 MPa,伸长率提高4%~6%。