电磁搅拌方式和稀土对半固态A356合金凝固组织的影响

通过双向电磁搅拌和稀土元素制备了半固态A356铝合金浆料.利用OM、XRD和SEM研究磁场频率30 Hz搅拌12 s时,无稀土、单一稀土0.5 %Ce（质量分数,下同）、混合稀土0.3 %La+0.2 %Yb以及电磁搅拌方式(单向连续搅拌、双向连续搅拌、双向间歇搅拌)对初生相形貌的影响.结果表明:在控制稀土等同总百分含量下,混合稀土对凝固组织优化程度大于单一稀土和无稀土,初生相平均等积圆直径和形状因子达到36.4 μm、0.82;在此基础上进一步对熔体施加不同搅拌方式处理,试验发现双向连续搅拌作用液态熔体形成了强烈的紊流和惯性冲击,加快了凝固体系的质量传输热量传递,晶粒尺寸和形貌相较于单向连续搅拌、双向间歇搅拌更加细小圆整.      

双向间歇电磁搅拌对半固态A356-Ce合金凝固组织的影响

利用强剪切强对流的双向间歇电磁搅拌技术与低过热度浇注技术复合工艺作用合金熔体,制备了凝固显微组织形貌为晶粒尺寸细小、形态规则圆整的半固态A356-Ce合金铸锭,研究了在磁场作用时间恒定15 s时铝合金熔体施加不同磁场频率、间歇时间对合金中初生α相晶粒尺寸和形貌演变方式的影响规律。结果表明,在合理的试验磁场频率和间歇时间范围内,随着磁场频率和间歇时间增加,初生相的尺寸逐渐细化、圆整度和分布均匀性增大。在磁场频率30 Hz、间歇时间3 s电磁搅拌工艺条件下半固态初生相的晶粒尺寸细化和球化程度达到最佳,组织中初生晶粒均匀分布,初生相的形貌由初始发达粗大的树枝晶向细小圆整的球状非枝晶转变,其平均等积圆直径处于各磁场频率和间歇时间作用下的最小值35.2μm;平均形状因子达到了峰值0.81。采用该复合工艺可制备出满足流变成形需要的优质的流变浆料。     

电磁搅拌对半固态钢铁组织的影响

研究电磁搅拌对半固态铸铁初生奥氏体和弹簧钢铸态组织的作用.研究表明:铸铁在凝固过程中,经过短时间的电磁搅拌,粗大的初生奥氏体枝晶就可以被破碎细化,而且随着搅拌功率的加大,初生奥氏体更加球状化或非枝晶化;经过电磁搅拌,引起铸铁熔体的强烈流动和温度起伏,加速了初生奥氏体枝晶二次臂的熔断和一次臂的缩短,最终使树枝状初生奥氏体转变为球状的初生奥氏体.研究还表明:电磁搅拌可以明显细化弹簧钢的柱状枝晶,代之以细等轴晶.     

稀土细化剂对半固态A356铝合金等温热处理组织的影响

利用低温浇注与晶粒细化法制备了半固态A356铝合金坯料,研究了在细化剂作用下等温热处理工艺条件对其组织的影响规律.研究结果表明,稀土细化剂的加入对试样等温热处理前的铸态组织和热处理后的加热组织都有明显的改善作用,且稀土细化及低温浇注共同作用时,所获得的半固态非枝晶A356铝合金试样等温热处理最佳工艺条件为583℃下保温30 min,此时坯料触变性良好,其晶粒平均圆度达到0.83,晶粒平均等积圆直径达到80μm.     

电磁搅拌方式对A356铝合金凝固组织形貌分形维数的影响

利用分形几何中的分形维数定量表征了铝熔体经低过热度浇注和电磁搅拌作用下半固态合金浆料中初生相的尺寸细化和球化程度.通过OM、Matlab软件平台编制计盒维数法计算程序,研究半固态初生相α-Al形貌的分形特征和电磁搅拌方式对其形貌分形维数变化规律的影响.结果表明,合金的凝固组织具有分形特征,可通过分形维数对初生相尺寸细化和球化程度进行定量表征.初生相的形貌分形维数随搅拌方式由无搅拌、单向连续搅拌过渡到双向连续搅拌时,呈逐渐减小的变化规律,是一个降维的过程.在双向连续搅拌作用下初生相的分形维数最小,晶粒细化球化程度达到最佳     

稀土Ce对A356铝合金力学性能及显微组织的影响

运用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和万能电子拉伸试验机等研究了稀土Ce对A356铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Ce是A356铝合金的一种优良变质剂,不但能使α-Al初生相晶粒得到细化,而且能使共晶硅变得细小、圆整且分布均匀。稀土Ce在A356铝合金中主要以稀土金属间化合物Al_(11)Ce_3相存在。当Ce添加量为0.04%时,A356铝合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为307.5 MPa、239 MPa、7.72%,比未添加Ce的A356铝合金分别提高了7.89%、24.48%和108.09%。     

立弯式浇道对半固态A356铝合金浆料组织的影响

采用立弯式浇道制备A356铝合金半固态浆料,研究了浇注温度对A356铝合金半固态浆料组织的影响,并考察了浆料经过均热处理后的组织。结果表明,采用立弯式浇道可以制备出半固态浆料,在本实验条件下,获得理想的半固态A356铝合金浆料的浇注温度为630℃和640℃,而且随着浇注温度的降低,初生相的形态由树枝状→蔷薇状→颗粒状转变;经过感应均热后,初生相更圆整,且尺寸、分布都很均匀。     

Ce和Cu复合合金化对A356.2合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、室温拉伸试验机等研究了Ce和Cu复合合金化对A356.2铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,在单独添加Ce时,随着Ce含量的增加,A356.2铝合金中的α-Al相得到不同程度的细化,在添加0.1%的Ce时,合金中α-Al相的二次枝晶臂间距最小为29.6μm,其抗拉强度最佳,为310.8 MPa。因此选用0.1%Ce和不同含量的Cu来研究其对A356.2合金组织和力学性能的影响,随着Cu含量增加,A356.2合金中α-Al相得到细化,共晶Si得到有效的变质,并且出现新的Al₂Cu和Al₈Cu₄Ce相,起到固溶强化和弥散强化的作用,提高了合金的强度。在添加1.5%Cu和0.1%的Ce后,A356.2铝合金力学性能最好,抗拉强度为350.75 MPa,屈服强度为273.80 MPa,延伸率为6.52%。     

A356合金力学性能的工艺研究

叙述了金属锶对A356合金的变质处理，采用复合净化工艺，型腔多点冷却等技术措施，明显提高A356铝合金的力学性能。研究得出一个比较成熟的A356铝合金复杂零件的生产工艺，可供广大材料工作者借鉴。     

Ce对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响

Ce对Fe-Ni膨胀合金凝固组织的影响研究结果表明:经Ce处理后,Fe-Ni膨胀合金中形成了大量的高熔点Ce₂O₃包芯Al₂O₃复合物,尺寸约为2μm.错配度理论计算表明,Ce₂O₃的某些低指数面与Fe-Ni膨胀合金的低指数面具有7.1%的较低错配度,因此Ce₂O₃作为非均匀形核核心使膨胀合金凝固组织由完全的柱状晶变为完全的等轴晶组织.Ce在凝固组织的等轴晶晶界上以Ce₂O₃、Ce₂O₂S和CeS形式存在,具有阻止晶粒长大的作用.     

半固态A356-Nd合金中Nd_XAl_Y化合物对凝固组织细化的影响

研究了Nd对半固态A356铝合金凝固组织细化的影响。在铝熔体中随着Nd添加量由0.1%～0.8%变化,会先后生成NdAl_2、NdAl_3、Nd_3Al_(11)、NdAl四种稀土铝化物,并且按照(块状-小豆状)-(颗粒状-短棒状)-(针状-条状)-(板状)进行形貌演变。通过不同维度的错配度计算,在形核基底(Nd_XAl_Y)与初生相的不同匹配关系里,Nd_XAl_Y按照NdAl_2(半共格)-NdAl_3(11.53%)-Nd_3Al_(11)(6.13%),依次呈现出有效形核-中等有效形核-(接近)最有效形核的特质,因此NdAl_2、NdAl_3、Nd_3Al_(11)均可以作为有效形核质点,而NdAl与铝基体严重分离,不宜作为有效形核质点。借助OM、SEM、EDS、XRD,分析出不同的Nd添加量对初生相的细化侧重点不同,结合对应生成Nd_XAl_Y的物化特性、形貌演变过程及有效性高低,阐明了在0.3%Nd和0.6%Nd添加量时,对应拟合曲线获得最值的原因,并优选出0.6%Nd时生成的共晶产物Nd_3Al_(11)是初生相最有效的异质形核基底。实验表明,在A356铝合金中添加0.6%Nd,并在650℃浇注625℃保温1 min后水淬,对应晶粒平均等积圆直径为79.828μm,形状因子为0.605,有效初生相个数为86,获得的初生相细化效果最好。     

Ce对A356合金的影响及细化机制的研究

研究了Ce对A356铝合金晶粒细化的效果以及对其力学性能的影响。结果表明:在未添加稀土Ce时,A356铝合金结晶时,其中的初生相α-Al呈现为粗大的树枝状。在添加不同量的稀土Ce时,A356铝合金中的初生相α-Al明显得到细化,树枝状晶转化为等轴晶。在Ce合金添加量为0. 1%时其细化效果最好,α-Al的等效直径和形状因子均达到最优水平,分别为24. 5μm和0. 61;二次枝晶臂间距最小,平均二次枝晶臂间距为14. 63μm;其力学性能也达到最佳,抗拉强度和延伸率分别为165. 89 MPa和3. 5%,合金的硬度为HV 77. 6。添加量超过0. 1%时,其细化效果会随着添加量的增加而逐渐减弱。稀土Ce对于合金晶粒细化比较符合异质形核理论,Al-Ce中间合金中的Al11Ce3和α-Al具有相似的晶体结构,而且晶格常数也能与之相对应。在A356合金液中添加Al-Ce中间合金时,Al11Ce3粒子作为A356合金凝固时的异质形核点从而促进细化。     

CuSn合金熔体结构变化及其对凝固行为和组织影响

运用电阻法和DSC热分析发现了CuSn30%合金熔体中存在不可逆的结构转变。在转变区间前后,通过熔体过热处理手段探索了这一结构变化对合金凝固过程及凝固组织的影响。结果表明,不可逆熔体结构的变化导致熔体凝固所需的过冷度增大,合金凝固组织变化明显,初生相和共析组织细化,分布弥散化。并从熔体结构转变角度对上述现象的作用机理进行了分析探讨。     

稀土La对半固态A356初生相细化机制的研究

利用Al-La稀土中间合金对液态A356铝合金进行了细化处理,并用低过热度浇注技术制备了半固态A356铝合金浆料,研究了稀土La对所制备半固态A356铝合金的初生α相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,含有适量稀土La的A356铝合金经低过热度浇注可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,稀土La可显著改善半固态A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌.稀土La对半固态A356铝合金的初生α相细化机理可能与稀土在铝合金中诱发的共晶反应有关.     

铝合金车轮铸造用A356合金的熔体处理

本文详细讨论了铝合金车轮用A356合金的精炼除气、晶粒细经及变质处理的机理，并介绍了本公司所采用的熔体处理方法及实际效果。     

稀土La对半固态A356初生α相细化机制的研究

利用Al-La稀土中间合金对液态A356铝合金进行了细化处理,并用低过热度浇注技术制备了半固态A356铝合金浆料,研究了稀土La对所制备半固态A356铝合金的初生α相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,舍有适量稀土La的A356铝合金经低过热度浇注可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,稀土La可显著改善半固态A35...     

Ce对A36船板钢显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和室温拉伸等检测技术研究了A36稀土船板钢的组织与力学性能。结果表明,在钢中添加稀土会细化和均匀组织,使铁素体晶粒明显变小,带状珠光体组织更加弥散地分布在铁素体基体中。稀土元素的加入能改善钢的力学性能,使抗拉强度提高了6%,屈服强度提高了8%,断面收缩率和伸长率均有提高。通过拉伸断口的宏观和微观形貌分析,A36稀土钢的断口呈韧性断裂,断口韧窝明显变深变小,在韧窝底部有球状夹杂物出现,经能谱分析,夹杂物主要是稀土硫氧化物和铝酸盐。     

合金元素Ce对Mg-Y-Zr稀土镁合金显微组织和力学性能的影响

镁合金是最轻的商用金属结构材料,大多为密排六方体结构,常温下难以产生变形,较低的塑性极大地限制了镁合金的应用。提高镁合金的变形温度可以激活镁合金的棱柱面滑移系和锥面滑移系,进而提升镁合金的塑性,使其产生大变形,降低生产成本,拓宽应用范围。但是,镁合金在高温下极易燃烧并发生氧化,现有的阻燃系镁合金力学性能并不理想。为了增加镁合金的应用范围,提高镁合金的变形温度,就要改善阻燃系镁合金的力学性能。为了研究出拥有良好力学性能的阻燃镁合金,本文选择Mg-3Y-0.6Zr基础合金,通过添加不同含量的Ce元素,熔炼Mg-3Y-x Ce-0.6Zr(x=0,0.7,1.5,2.0,3.0,4.5)合金,并且通过对其进行金相(OM)组织观察,力学性能测试,能谱(EDS)测试以及扫描电镜(SEM)分析研究了合金的显微组织、力学性能、元素分布及断口形貌。研究表明,在Mg-3Y-0.6Zr合金中适量加入Ce元素能够细化合金的显微组织,提升合金力学性能。与其他待测合金相比,Mg-3Y-1.5Ce-0.6Zr合金的综合力学性能最佳,其延伸率为21%,抗拉强度为184.71 MPa。     

深冷+固溶+时效复合处理对A356合金微观组织和力学性能的影响

采用高斯分布数理统计的方法,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计、拉伸等测试手段,研究了深冷固溶时效处理对A356合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:与T6处理工艺相比,深冷3 h+固溶+时效复合热处理可以提高力学性能,其抗拉强度、硬度以及伸长率分别提高了11.17%,12.79%和31.33%。该复合处理能够有效细化晶粒,促使Si相细小、圆整且呈弥散分布,促进时效相(β″)的析出,增加位错密度,减少空位缺陷。复合深冷3 h后α-Al相平均晶粒尺寸缩小到50.24μm,二次枝晶间距下降到39.64μm,Si相颗粒集中分布在(1.32±0.3)μm,平均长宽比为1.73,但是随着深冷时间的增加,合金位错等缺陷增多,α-Al相晶粒长大,Si相颗粒慢慢变大聚集且圆整度降低,导致力学性能有所下降,因此A356合金复合深冷3 h效果最佳。     

微量Ce对细化A356合金初生相的作用

利用低过热度浇注技术制备了半固态A356-Ce合金浆料,研究了稀土Ce对半固态A356合金的初生相形貌和尺寸的影响.研究结果表明:含有适量稀土Ce的A356铝合金经低过热度浇注可制备具有颗粒状和蔷薇状初生相的半固态浆料,合金熔体等温温度会影响Ce细化半固态A356合金中初生相的效果.Ce对半固态A356铝合金的初生相细化机理与稀土在铝合金中诱发的共晶反应有关.