电磁铸造搅拌频率对汽车用A356铝合金组织和性能的影响

进行了汽车用A356铝合金的电磁铸造试验,研究了不同电磁搅拌频率对A356铝合金试样晶粒大小和形状的影响。采用Image-ProPlus软件对试样进行了晶粒当量直径和形状因子的测量,分析了不同频率下不同试样中α-Al晶粒的平均当量直径和平均形状因子。采用室温拉伸试验对不同电磁搅拌频率下制备的试样拉伸性能进行了研究,重点分析了试样的抗拉强度和伸长率随电磁搅拌频率的变化规律,并对拉伸断口的形貌特征和断裂机理进行了分析。结果表明,电磁搅拌对试样的晶粒有明显的细化作用,对晶粒的形状有一定改善作用;随电磁搅拌频率的增加晶粒的尺寸大小呈现出先降低后增加的趋势,试样的抗拉强度明显提高,但是伸长率变化不明显。     

热处理工艺对A356铝合金组织和性能的影响

本文主要对A356铝合金的固溶时效处理工艺参数(固溶处理和时效处理时间)进行了优化,对固溶时效处理后合金的组织以及显微硬度进行了分析,以期获得性能最优异的铝合金。结果表明:A356铝合金在540℃固溶处理2.5 h后的组织更好,能为后续的时效处理提供优异的原始组织。时效处理采用170℃处理3 h后使材料的硬度达到了最高值95.00 HV。所以,确定A356铝合金的最佳热处理工艺为540℃固溶处理×2.5 h+170℃时效处理×3 h。     

时效时间对A356铝合金组织性能的影响

以A356合金为研究对象,采用扫描电镜、投射电镜、硬度测试仪及拉伸试验机,研究了其在170℃时效温度下不同时效时间处理对合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,时效6 h时,合金中析出相的数量和尺寸均达到极值,其强度和硬度也达到峰值,伸长率降至4.2%左右;增加时效时间,合金各性能增长不明显,因此170℃时最优时效时间为6 h;拉伸断口形貌为韧性断裂,说明经时效的A356合金具有一定塑性,但其塑性会随着时效时间的延长而降低。     

稀土Y对A356铝合金微观组织和性能的影响

研究了稀土Y对A356铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Y是A356合金的一种优良变质剂,可以明显细化合金的微观组织。不仅使初生的α-Al由树枝晶转变为细小胞状晶和等轴晶,而且使块状的共晶硅转变为细小纤维状或颗粒状。加入0.3%的稀土Y,合金的力学性能最优,抗拉强度和伸长率分别提高了17.7%和60%。     

微量锆对铸态A356铝合金组织和性能的影响

A356铝合金中添加微量Zr,研究微量Zr对A356铝合金的组织和性能的影响。研究结果表明,添加0.05%~0.25%Zr能显著细化α-Al枝晶组织,且当0.15%~0.25%Zr时其细化效果能达到最佳,并有利于改善共晶硅分布。SEM分析结果表明,添加Zr在组织中形成块状的含Zr的化合物相,且Zr元素主要分布于晶界处。添加Zr有利于提高铝合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度。     

喷丸对低压铸造A356铝合金转向节组织与性能影响

在低压铸造A365铸造铝合金转向节过程中引入局部表面喷丸强化工艺,测试并分析表层残余应力分布情况及加热温度对其影响、表层显微硬度并观察喷丸截面的金相组织。结果表明,通过喷丸处理可使表层组织中的共晶Si细化并显著提高铝合金的表层硬度。喷丸时间为0～30 min时,随喷丸时间延长铝合金表层硬度逐渐增大,喷丸30 min时表层硬度(HV)约为230,与合金心部相比提高了约1.35倍。由于喷丸效果在超过100℃时会消失,因此喷丸处理后的铸件工作温度建议不超过100℃。     

启锻时间对铸锻成形A356铝合金组织与性能的影响

采用铸锻一体化成形技术制备A356铝合金汽车制动器卡钳,研究了启锻时间对卡钳的组织与力学性能的影响。结果表明,随着启锻时间的延长,锻压对模腔内凝固合金的强制性补缩效果越好,显微组织塑性变形越明显,卡钳的抗拉强度和伸长率越高。当启锻时间大于3 s时,锻压工艺能够完全压实愈合收缩缩孔和裂纹,使显微组织产生明显的塑性变形,破碎细化枝晶晶粒。锻压后A356铝合金汽车制动器卡钳的抗拉强度和伸长率分别为318.5 MPa和6.6%,比未锻压卡钳的抗拉强度和伸长率分别提高了19.9%和34.7%。     

功率超声双振动头对A356铝合金半固态组织的影响

使用自制的交错式功率超声双振动头装置,处理A356铝合金流动熔体获得半固态浆料,研究了1000和1500W超声换能器前后排布流道、不同浇注温度和不同流道倾斜角度对A356熔体处理所获半固态组织的影响规律。结果表明,双振头斜流道对晶粒有细化作用,不同的倾斜角度对A356半固态组织细化程度不同。施振温度为620℃,流道倾斜角度为40°时,初生相晶粒最为细小,球化效果最好。     

挤压铸造对A356铝合金组织的影响

以A1-Si系多元A356铝合金为研究对象,通过挤压铸造成形,研究了挤压铸造过程中A356铝合金组织变化规律。结果表明,在铸造压力为21.56 MPa、金属模具预热温度为350℃、浇注温度为700℃、挤压铸造时间为30 s的试验条件下,A356合金中气孔、裂纹等铸造缺陷大大减少或消除。压力使α（Al）初晶破碎,晶核增加,增加其过冷度,形核率增加,形成较细小的等轴晶,同时使共晶硅相更加细小弥散分布。通过挤压铸造,使铸件达到优于普通铸造A356合金的致密度,硬度得到了显著提高。挤压铸造后粗晶区硬度可达HRB25左右,细晶区硬度约为HRB40。     

热处理对A356铝合金组织结构和力学性能的影响

用两种不同的热处理制度对稀土和锶综合细化变质的A356合金进行处理,一种是长时间标准处理制度T6（535℃固溶4h＋150℃时效15h）,另一种是短时间的热处理制度ST（550℃固溶2h＋170℃时效2h）。采用光学显微镜、扫描电镜及室温拉伸实验等手段分析热处理制度对A356合金微观组织和拉伸力学性能的影响。结果表明：在550℃下固溶2h可以获得Mg、Si过饱和且分布均匀的α（Al）固溶体,并使共晶硅相球化;再经170℃人工时效2h后,可以达到传统T6处理的时效析出效果。拉伸实验结果表明,A356铝合金经传统T6处理得到了最高的拉伸强度和断裂伸长率;通过ST短时热处理后,其拉伸强度、屈服强度及伸长率分别可以达到T6处理时的90%,95%和80%。     

脉冲磁场固溶处理对A356铝合金组织和性能的影响

将A356铝合金在540℃下的固溶处理过程中施加磁感应强度为33 mT的脉冲磁场,研究脉冲磁场对其显微组织和力学性能的影响。采用电子万能试验机进行拉伸试验,并利用OM、SEM观察A356铝合金的显微组织和断口形貌。结果表明,与传统固溶处理工艺相比,经过脉冲磁场固溶处理后的A356铝合金晶粒细化明显,共晶硅的平均尺寸、平均面积和SDAS值减小,数量增多。A356铝合金在脉冲磁场固溶处理时间为40 min时,与传统固溶工艺下的力学性能并无太大差别,强度略有提升。通过与传统固溶处理工艺对比,脉冲磁场固溶工艺可以在细化晶粒的同时大幅度缩短固溶时间。脉冲磁场固溶时间为40 min时,比传统固溶工艺时间缩短了91.11%,大大提高了生产效率。     

稀土Er对汽车轮毂用A356铝合金组织与性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、拉伸试验机、显微硬度计等分析手段,研究了稀土Er含量对铸态A356铝合金显微组织、拉伸性能和硬度的影响,探讨了Er元素的作用机制。结果表明:不同Er含量A356铝合金的组织都由初生α-Al相和共晶硅组成,添加0. 2%～0. 7%(质量分数,下同)的Er后,A356铝合金的晶粒明显细化,且α-Al晶粒尺寸和二次枝晶间距减小;未添加Er的A356铝合金中共晶硅呈粗大条状或块状,Er改性后的A356铝合金中共晶硅主要呈短棒或颗粒状。随着Er含量的增加,A356铝合金中共晶硅的宽径比先减小后增大,当Er的质量分数为0. 4%时达到最小值; A356铝合金的抗拉强度、硬度和断后伸长率都表现为先升高而后降低的趋势,当Er的质量分数为0. 4%时达到最大值。在A356铝合金中添加一定量的Er,可以起细化晶粒、改善共晶硅相形态、固溶强化和弥散强化的作用,适合的Er元素添加量为0. 4%。     

固溶时效工艺对A356铝合金轮毂组织与性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度(HV)计等手段研究了固溶、时效工艺对A356铝合金轮毂组织与力学性能的影响。结果表明:A356铝合金在540℃×2.0h固溶和160℃×2.0h时效处理后的显微组织由α(Al)基体、共晶硅及Mg_2Si相组成,共晶硅和Mg_2Si相完全固溶于α(Al)基体中且更加圆整、均匀。因此,确定A356铝合金最佳热处理工艺为:540℃固溶2.0h+160℃时效2h。     

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%。     

Al-Ti-C-Sr对A356合金组织和性能的影响

在A356熔体中分别加入自制的Al-5Ti-0.25C-2Sr和Al-5Ti-0.25C-8Sr中间合金,研究了这两种中间合金对A356合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,向A356中分别添加质量分数0.5%的Al-5Ti-0.25C-2Sr和Al-5Ti-0.25C-8Sr后,A356合金晶粒尺寸由42.5 μm分别减小至33.2 μm和30.6 μm,共晶硅从粗大的针片状转变为细小的短杆状或点状;T5处理后,添加Al-5Ti-0.25C-8Sr的A356合金的共晶硅粒状化效果较未添加Al-Ti-C-Sr的和添加Al-5Ti-0.25C-2Sr的好一些,其共晶硅颗粒均匀细小,圆整度高;加入质量分数0.5%的Al-5Ti-0.25C-2Sr或Al-5Ti-0.25C-8Sr后,T5态A356合金的抗拉强度由217.6 N/mm2分别提高到235.8 N/mm2和248.2 N/mm2,伸长率由10.1%分别提高到11.2%和11.8%.     

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。     

高密度脉冲电流对A356铝合金凝固组织的影响

研究了高密度脉冲电流对A356铝合金凝固组织的影响，实验中对液相线以下溶体的凝固过程在不同阶段进行电脉冲处理。对比实验结果表明：经过电脉冲处理后，A356的合金凝固组织得到明显细化；在同样的电脉冲条件下，凝固组织细化效果与电脉冲放电开始时间有关，凝固过程中放电开始时间越早，凝固组织细化效果越明显；反之，凝固组织细化效果较差；同时，脉冲充电电压越高，凝固组织细化程度越大。定量计算了脉冲电流产生的电磁力并分析了脉冲电流影响凝固组织的作用机制。     

摆动振荡对A356铝合金半固态组织的影响

提出一种制备半固态浆料的新方法-摆动振荡法.采用该方法制备了A356铝合金的浆料.结果表明:摆动振荡可有效地防止稳定凝固壳的形成,可制备出组织优良的半固态浆料,其初生α(Al)的等效直径在60 μm以下,形状因子可达0.8以上,特别地,可以大幅度提高浇注温度.     

保温参数对A356铝合金半固态组织的影响

采用自孕育法制备A356铝合金半固态浆料,对比分析了半固态金属型铸造与传统金属型铸造的组织,研究了不同保温时间及保温温度对A356半固态浆料水淬组织的影响。结果表明,A356铝合金采用自孕育法进行半固态流变铸造可获得初生相分布均匀的非枝晶组织;A356半固态浆料在保温3min时初生颗粒的形状因子最接近于1,而且颗粒平均尺寸相对较小,因此,保温3min的组织为较理想的流变成形组织;保温温度的高低直接影响最终浆料固相率的高低。固相率过高(50%以上),初生颗粒的合并现象严重,使组织恶化;固相率过低(15%以下),浆料接近全液态,达不到半固态成形利于补缩的效果。适合A356合金的半固态保温温度为600~610℃。