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。     

P和La对Al-20Mg_2Si合金凝固组织及力学性能的影响

研究了0～0.75%的P、La以及0.5%P和0.5%La复合处理对Al-20Mg_2Si合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:P、La及其复合变质均可改善合金的凝固组织和力学性能。随着P或La加入量的增加,合金中初生Mg_2Si相的尺寸都先减小后增大,转折点均为0.5%,同时组织中出现了Mg_3(PO_4)_2P和Al_(11)La_3相;在复合处理条件下,初生Mg_2Si相的尺寸最小,比未变质时减小了63.7%。合金的力学性能均与初生Mg_2Si相的尺寸对应,随P或La加入量的增加,力学性能先增加后减小。复合处理时,合金力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别比未变质试样提高了40.5%和159%。     

超声-脉冲磁场处理对Mg_(97)Y_2Cu_1合金组织和性能的影响

对比研究了未处理、脉冲磁场处理、超声处理和超声-脉冲磁场复合处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织和力学性能的影响,并考察了复合处理条件下不同的施振温度对合金初生相形貌、室温及高温力学性能的影响。结果表明,经超声-脉冲磁场复合处理后,合金的凝固组织及力学性能均得到了改善,其效果好于单一的超声处理或脉冲磁场处理;合金的初生相显著细化,其形态由发达的枝晶转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶体,第二相分布变得均匀和连续,同时分布在晶界上的第二相体积分数有较大幅度提高;合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了30.1%和119.6%。     

Nd、Ti、B复合变质对Al-18Mg_2Si合金组织与性能的影响

针对Al-18Mg_2Si合金力学性能差的问题,采用OM、XRD、SEM等手段研究单独添加Nd与Nd-Ti-B复合变质处理对Al-18Mg_2Si合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明,经0.25%的Nd变质处理后,初生Mg_2Si尺寸由未变质的65μm减小到26μm,包裹初生Mg2Si的α-Al相数量增加;共晶Mg2Si片间距由未变质的3~5μm降低到1μm,共晶团尺寸减小,数量增加;经0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,初生Mg_2Si尺寸减小到15μm,数量增加1倍。经0.25%的Nd和0.25%的Nd+0.1%的Ti+0.02%的B变质处理后,Al-18Mg_2Si合金的抗拉强度分别提高9.6%和23.6%,伸长率分别提高33%和75%。Nd-Ti-B变质处理效果优于单一Nd变质处理。     

复合磁场对Mg_(93)Zn_6Y_1合金凝固组织和力学性能的影响

将脉冲磁场和稳恒磁场组成复合磁场作用于Mg_(93)Zn_6Y_1合金的凝固过程,分析复合磁场对合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,相比单一磁场,经复合磁场处理后合金的凝固组织细化更为显著,初生相的形貌转变为蔷薇状和多边形状共存,平均晶粒尺寸仅为146μm;第二相的形貌转变为不连续网状,其分布也更为均匀和弥散。经复合磁场处理后,合金表现出理想的综合力学性能,其室温下的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到172 MPa、231 MPa和3.39%,相比未处理合金提高了73.4%、68.6%和63.1%。     

超声与变质处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响

对比研究了未处理、B和Sr变质处理、超声处理及超声-变质剂复合处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响,同时考察了复合处理条件下,不同的超声功率和处理时间对合金铸态和T6态组织及力学性能的影响。结果表明,变质处理、超声处理和复合处理均可以改善合金铸态与T6态合金的组织和力学性能,但复合处理效果最为显著,与未处理相比,其铸态抗拉强度和伸长率分别提高了10.3%和57%,T6态抗拉强度和伸长率分别提高了33.4%和12.9%。在0～900W范围内,随着超声功率不断升高,铸态初生α-Al相和T6态共晶Si逐渐细化;在0～90s范围内,随着超声处理时间延长,铸态初生α-Al相和T6态共晶Si先细化后粗化,转折点为30s。不同条件下,合金铸态抗拉强度变化不大,而其铸态伸长率、T6态抗拉强度与伸长率的变化规律与其组织基本对应。     

复合处理对熔模铸造AZ91D-3Ca合金凝固组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、材料试验机及扫描电镜,研究了机械振动、超声及超声-机械振动复合作用,对熔模铸造AZ91D-3Ca阻燃镁合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:经复合处理后,合金的凝固组织改善效果最好,其初生相由发达的树枝晶转变为细小的等轴晶,第二相呈条状或颗粒状;合金的抗拉强度和伸长率最高,与未处理的试样相比分别提高了109.6%和52.2%。     

超声处理对Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

在Mg_(93)Zn_6Y合金凝固过程中施加超声处理,主要研究超声功率对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,超声处理对Mg_(93)Zn_6Y合金铸态组织中的初生α-Mg和准晶相均具有显著的细化效果。随着超声功率增加,其细化效果逐渐加强,初生α-Mg相的形貌由粗大树枝晶状转变为细小花瓣状,准晶相由粗大的连续网络状转变为细小的孤岛状和颗粒状。当超声功率为600W时,合金的抗拉强度和伸长率分别达到215MPa和3.1%。相比未处理的合金,分别提升了51%和182%,表现出较好的综合力学性能。     

脉冲磁场-机械振动复合作用下K4169高温合金凝固组织的细化

对比研究了未处理、脉冲磁场处理、机械振动处理和脉冲磁场-机械振动复合处理对K4169高温合金凝固组织和力学性能的影响,并考察了复合处理条件下不同的脉冲电压、脉冲频率及浇注温度时合金的初生相形貌。结果表明:经脉冲磁场-机械振动复合处理后,合金的晶粒尺寸由4.5 mm细化至0.98 mm,断面等轴晶比例由36%提高至96%,且细化效果均好于单一的脉冲磁场处理或机械振动处理,同时合金的抗拉强度和延伸率较常规铸造条件下分别提高了49.2%,37.3%。随着脉冲电压或脉冲频率增加,合金的初生相逐渐退化,由发达的树枝晶变成细小的等轴晶或蔷薇状晶体。在1380~1530℃范围内,随浇注温度的提高,复合处理后合金的初生相不断细化。     

凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响

研究了凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响。结果表明,A356合金经过Sr变质后,其凝固组织中的共晶Si形貌由纤维状变成球状,初生α相的晶粒尺寸减小。经过540℃×20 min+170℃×90 min快速热处理,合金微观组织中的Mg_2Si强化相能够充分固溶到基体中,其抗拉强度与T6态的基本相同。随着合金中Mg含量增加,固溶处理时,Mg_2Si相充分固溶进基体所需要的时间增加。当合金中Mg含量由0.3%增加到0.9%时,则需要经过540℃×40 min+170℃×90 min快速热处理,其力学性能与T6态的基本相同。     

超声处理对医用Mg-Zn合金组织、力学性能和生物腐蚀行为的影响

在医用Mg-7Zn合金的凝固过程中施加超声处理,研究了超声功率对合金凝固组织、力学性能及生物腐蚀行为的影响。结果表明,超声处理能够显著细化合金的凝固组织。随着超声功率的增加,合金中的初生α-Mg相的晶粒尺寸逐渐减小,MgZn相由不连续网状和颗粒状共存逐渐向孤岛状和颗粒状共存转变,其体积分数也逐渐降低。随着超声功率的增加,合金的力学性能逐渐提升,当超声功率增大到900 W时,合金的抗拉强度和伸长率相比未处理合金分别提高了48.5%和43.5%。随着超声功率的增加,试样在Hank’s溶液中的析氢速率和腐蚀质量损失速率均逐渐降低,表明合金的耐腐蚀性能逐渐提高。     

超声处理协同Er和Ce复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响

研究了超声处理协同稀土元素Er和Ce复合变质对过共晶Mg-3.2Si合金中组织和力学性能的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,在过共晶Mg-3.2Si合金中,添加约0.6%(质量分数,下同)的Er时,初生Mg2Si相的尺寸由150μm减小到40μm,其形态从粗大树枝状变为不规则多面体形状;继续添加1.0%的Ce,可获得5～10μm的多面体或球状初生Mg2Si相,变质效果明显。在此基础上,超声处理可以有效改变初生Mg2Si相的形状和尺寸。当超声功率为1 200W时,可获得颗粒状的初生Mg2Si相,细化效果最佳,合金试样的抗拉强度与伸长率分别达到158MPa和4.5%。对其断口分析可知,经超声处理的合金断裂形式为解理断裂和韧窝的混合断裂形式。     

凝固速率对Mg_2Si/Al复合材料组织和力学性能的影响

在不同凝固速率条件下制备了原位内生Mg_2Si和Si颗粒增强的Mg_2Si/Al复合材料,研究了凝固速率对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着凝固速率增加,初生Mg_2Si和初生Si的颗粒数量增加,多边形初生Mg_2Si趋向转变为四边形形貌,初生Si形貌则无明显变化。随着凝固速率的加快,前者的平均尺寸由30μm变为6μm,后者的平均尺寸由71μm变为21μm。性能测试显示,Mg_2Si/Al复合材料的硬度,抗拉强度和伸长率也都随着凝固速率的提高而有所增长。最佳凝固速率为460℃/s,此时复合材料的硬度、抗拉强度和伸长率分别为169 HV0.2、221 MPa和1.63%。     

复合磁场对Mg_(97)Y_2Cu_1合金凝固组织的影响

对比研究了未处理、直流磁场处理、脉冲磁场处理及直流-脉冲复合磁场处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金凝固组织的影响,并研究了复合磁场处理条件下不同的脉冲磁感应强度、脉冲频率、模具预热温度及浇注温度下合金的晶粒大小。结果表明,经复合磁场处理后,合金的凝固组织明显改善,其效果好于单一的直流磁场处理或脉冲磁场处理;合金的初生相转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶,第二相分布变得均匀和连续,体积分数提高。当脉冲磁感应强度在0~0.25T、脉冲频率在1~10Hz范围内,随着脉冲磁感应强度或脉冲频率的增大,合金的晶粒尺寸逐渐减小。在20~600℃范围内,随着模具预热温度提高,合金的晶粒尺寸先减小后有所增大;在650~750℃范围内,随着浇注温度的提高,合金的晶粒尺寸先增大后减小。     

磁场和铸造工艺对Mg_2Si/Al复合材料中Mg_2Si相的影响

研究了脉冲磁场参数和冷却条件对Mg_2Si/Al复合材料中初生Mg_2Si相尺寸、形态及分布的影响。结果表明,在脉冲磁场作用下,初生Mg_2Si相表现为粗化、偏聚及梯度分布。在多数试验条件下,初生Mg_2Si相沿试样心部到边部体积分数总体上逐渐增加,可制备初生Mg_2Si相呈连续变化的梯度材料;当脉冲电压为100V,脉冲频率为10Hz或模具温度为400℃时,试样中心区域基本不含初生Mg_2Si相,Mg_2Si相主要分布在试样边部,可制备表面增强自生梯度复合材料。在0~300V范围内,随着脉冲电压增加,初生Mg_2Si相的尺寸先增大后减小,转折点为200V;当浇注温度在670~760℃范围内或模具温度在200~600℃范围内,随着浇注温度的增加或模具温度的降低,初生Mg_2Si相的尺寸逐渐减小。     

脉冲磁场与变质处理对20Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si相的影响

对比研究了未处理、脉冲磁场处理及脉冲磁场-变质剂复合处理对20Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si相形貌和分布的影响,同时研究了复合处理条件下,不同磁场电压和频率对初生Mg2Si相的影响。结果表明,磁场处理和复合处理条件下,Mg2Si相尺寸均有所减小;试样从心部到边部,Mg2Si相体积分数逐渐增加,呈梯度分布,但复合处理后,Mg2Si相的梯度分布效果减弱。当磁场电压在0~300V范围内或磁场频率在1~10Hz范围内,随着磁场电压或频率增加,Mg2Si相的尺寸均先增加后减小,转折点分别为200V和5Hz,其梯度分布效果总体上逐渐减弱。试样耐磨性和硬度的变化规律与Mg2Si相的体积分数基本保持一致。     

Sb+Ce复合变质对20Mg_2Si/Al-5Si复合材料中初生Mg_2Si相的影响

采用原位合成工艺制备了20Mg_2Si/Al-5Si复合材料,并研究了Sb+Ce复合变质对初生Mg_2Si相的影响。结果表明,当添加0.2%的Sb,随Ce添加量增加,初生Mg_2Si的平均尺寸呈现先减小后增加的趋势,初生Mg_2Si颗粒在0.2%的Sb+0.6%的Ce时最为细小,约为28μm,且分布均匀;0.4%的Sb+xCe复合变质时,有效细化了初生Mg_2Si相,其平均尺寸为30~40μm;0.6%的Sb+xCe复合变质时,初生Mg_2Si颗粒细化效果最佳,平均尺寸为27~31μm,且颗粒圆形度高,分布更加均匀。     

Sn对Mg-2.0Si合金组织和性能的影响

本试验给出了Mg-2.0Si(含Si质量百分数为2.0%)二元合金的显微组织及Mg_2Si形貌,并研究了添加不同含量Sn元素对合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:添加Sn元素后,Mg-Si-Sn合金主要由α-Mg基体、Mg_2Si相和Mg_2Sn相组成;Mg_2Si以初生块状和共晶汉字状两种形态存在;Sn的添加使初生块状Mg_2Si尺寸变小,共晶汉字状Mg_2Si向短棒状和颗粒状转变;在Sn含量不超过3.5%时,Mg_2Sn相主要以颗粒状存在于共晶Mg_2Si周围;而在Sn含量为4.5%时,基体中则会生成不规则粗大的Mg_2Sn相。合金抗拉强度及伸长率均随着Sn含量的增加先增后减,在Sn含量为3.5%时达到最大值。     

Sc对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Sc含量对铸态AlMg5Si2Mn合金的显微组织,力学性能和断裂特征的影响。结果表明,添加适量的Sc对AlMg5Si2Mn合金中的初生α-Al和共晶Mg_2Si具有显著的变质效果。随着Sc含量从0增加到0.25%,初生α-Al形貌由较大的块状转变为细小的球状,共晶Mg_2Si的形貌由汉字状转变为纤维状或点状。Sc在合金中形成Al_3Sc相,作为异质形核基底促进初生α-Al形核,并晶粒细化。Sc原子富集在共晶Mg_2Si相的生长前沿形成成分过冷,Mg_2Si相的生长被抑制。Sc的添加可以提高合金的抗拉强度和伸长率,与未变质合金相比,添加0.15%～0.25%Sc的合金拉伸性能最佳,抗拉强度和伸长率分别提高了20.9%和60.4%。     

Er对Mg-5Si合金变质效果和性能的影响

研究了不同Er含量对Mg-5Si合金中初生Mg_2Si相的变质效果的影响,测试了合金的力学性能,并讨论其变质机理。结果表明,加入适量Er能有效变质初生Mg_2Si相。当加入2.0%的Mg-30Er时,变质效果最佳,此时,初生Mg_2Si相的尺寸在15μm以下,其形态从粗大的树枝状转变为多面体颗粒状,并且分布均匀,此时,合金的抗拉强度和伸长率分别为135 MPa和3.8%。