细化变质处理对铸造A356铝合金组织性能及共晶硅生长机制的影响

研究了采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金和Al-10Sr中间合金对A356铝合金进行单一或复合细化变质处理后的组织、力学性能和共晶硅生长机制的影响。结果表明：单一细化变质处理中Al-5Ti-1B-1RE中间合金对A356铝合金中α-Al相有明显的细化作用,合金的强度和维氏硬度显著提高;Al-10Sr 中间合金对共晶硅有强的变质作用,合金的伸长率明显提高;而经复合细化变质处理后α-Al相形状和尺寸变得更均匀细小,晶界更清晰,共晶硅相几乎都转变成更弥散、更细小的纤维状,片层状共晶硅也几乎完全消失,共晶硅长度由铸态40-60 μm降低到1-2 μm之间,达到完全变质效果,其力学性能显著高于铸态、单一细化变质剂处理的A356铝合金。未细化变质的A356铝合金中的共晶Si的生长方式为典型的小平面台阶生长,复合细化变质处理的共晶硅以孪晶凹槽机制生长为主,小平面生长特征逐渐减弱直至消失。     

Y与Sr协同作用对Al-Mg-Si合金微观组织和力学性能的影响

利用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备研究了稀土Y和Sr共同添加对Al-Mg-Si铝合金α-Al枝晶和共晶Si相显微组织的影响及作用机理。研究表明,Al-Y中间合金对Al-Mg-Si铝合金α-Al晶粒有明显细化作用,而且对共晶硅也具有变质效果。Y与Sr协同作用对Al-Mg-Si合金细化和变质的效果更佳。Al-Mg-Si铝合金经Y和Sr协同作用后,α-Al晶粒尺寸从62.1μm减小到48.48μm,共晶硅颗粒平均尺寸减小到4μm,宽径比减小到1.7,铸态抗拉强度提高了27.2%,达到213.3 MPa。稀土Y和Sr共同添加到Al-Mg-Si合金后,稀土Y主要以化合物AlSiYMg存在,并未与Sr生成化合物而降低Sr对Si的变质作用。文中还对稀土Y和Sr协同作用机理进行了分析和讨论。     

K_2ZrF_6变质剂对ZL114A合金组织和拉伸性能的影响

使用K_2ZrF_6作为变质剂在722℃对ZL114A合金进行变质处理,研究了K_2ZrF_6加入量对铸态及T6热处理态下ZL114A合金的组织和拉伸性能的影响。结果表明:K_2ZrF_6变质剂加入量为1.00wt%~1.10 wt%时,ZL114A合金的变质效果最佳。在该条件下,组织中α-Al相大致呈等轴状,共晶硅相大多为纤维状或短棒状,α-Al和共晶硅间的界面圆化;铸态和T6热处理态下ZL114A合金均具有最好的综合拉伸性能。     

氟锆酸钾变质对ZL104合金组织和性能的影响

采用氟锆酸钾作为变质剂,在725℃对ZL104铝合金进行变质处理,研究了不同氟锆酸钾变质剂加入量对ZL104合金的铸态以及T6热处理态下组织和拉伸性能的影响。结果表明:氟锆酸钾变质剂加入量为0.90%~0.95%时,ZL104的显微组织中α-Al基体大致呈等轴状,且具有较大的晶粒度,共晶硅大多为细纤维状或短棒状,变质效果最佳,其铸态和T6热处理态下均具有较好的综合性能。     

变质和热处理对汽车用Al-Si合金组织与性能的影响

以Al-5Ti-B和Al-10RE为变质剂对汽车用Al-Si合金进行了复合变质处理,研究了Al-10RE含量和热处理对Al-Si合金组织与力学性能的影响。结果表明,Al-10RE含量为0.6%时,Al-Si合金中的针状共晶硅转变为短棒状、α-Al枝晶得到了较好细化;Al-Si合金的硬度、抗拉强度和断后伸长率随着Al-10RE含量的增加呈现先增加后降低的趋势,在Al-10RE含量为0.6%时取得最大值;T6热处理使合金中共晶硅的形态从杆状转变为类球形,复合变质处理的Al-Si合金在T6热处理工艺下可以获得更加细小、均匀的共晶硅相;T6热处理后,未变质处理和复合变质处理的Al-Si合金的抗拉强度都较铸态合金有所提高,而断后伸长率略有降低。     

Al-24%Si过共晶合金的磷锶变质效果研究

对Al-24%Si过共晶合金进行单一P、Sr变质及P-Sr复合变质处理,研究变质后微观组织。试验结果表明,单一P变质能很好的细化初晶硅,平均尺寸由未变质的200μm变为25μm,棱角钝化且弥散分布;单一Sr变质能使初晶硅产生鱼骨状,使共晶硅细化为短杆或蠕团状,且呈弥散分布;P+Sr复合变质对合金组织中的初晶硅和共晶硅均有一定的细化作用,但变质效果并不理想。     

浇注温度和冷却速度对ZL114A合金变质处理效果的影响

采用氟锆酸钾作为变质剂对ZL114A合金进行变质处理,研究了不同浇注温度和冷却速度对ZL114A合金的铸态及T6热处理态时的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,浇注温度为710~720℃,采用金属型冷却时,ZL114A合金具有最佳的变质效果,其显微组织中α-Al基体大致呈等轴状,且具有较大的晶粒度,共晶硅大多为细纤维状或短棒状。     

RE、Sr对高铁ZL101合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪和INSTRON5882材料试验机研究了加入量为0.12%的Sr与不同含量的RE(RE含量分别为0、0.12%、0.24%、0.36%、0.48%和0.60%)复合加入对Fe含量为1.2%的ZL101合金组织和性能的影响。结果表明,在Sr加入量一定的情况下,适量RE与Sr复合变质可明显地改善高铁ZL101合金中的针片状β-Fe相形貌,使其由针状转变为细小的短棒状。同时,可以细化α-Al晶粒,T6热处理使共晶硅变为颗粒状。适量RE能提高Sr变质高铁ZL101合金的抗拉强度,但对其伸长率的提高不明显。当Sr含量为0.12%,RE含量为0.36%时,高铁ZL101合金在T6热处理态下的抗拉强度最大值为213MPa,比对应的铸态168MPa,提高了26.8%。     

磷变质对Al-17.5Si-4.5Cu-1Zn-0.7Mg-0.5Ni变形合金初晶硅形貌与室温拉伸性能的影响

研究了磷变质对半连续铸造Al-17.5Si-4.5Cu-1Zn-0.7Mg-0.5Ni变形合金初晶硅形貌与室温拉伸性能的影响。结果表明:磷变质处理后,铸锭(直径100 mm)中初晶硅形核率增加、颗粒分布均匀,其心部初晶硅平均尺寸由未变质处理的37μm细化到19μm;铸态变质处理合金室温抗拉强度为265 MPa,T6状态抗拉强度为345 MPa;实现了大压下量热变形,热变形变质处理合金在T6状态下,抗拉强度达到383 MPa,伸长率为1.15%。     

Sr变质对ZL114A合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响

通较系统地研究了Sr变质对ZL114A铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响,分析了影响机制。结果表明,随着Sr添加量的增加,共晶硅颗粒变得更加细小,合金性能逐渐提高;在Sr添加量为0.03%时,合金可完全变质并且性能最好,其T6热处理态的抗拉强度、屈服强度和伸长率可达316.5 MPa、259.3 MPa和4.7%;过高的Sr添加量反而会粗化共晶硅,并且会造成合金产生缩松缩孔等缺陷,从而降低合金性能。断口形貌表明,经过Sr变质及T6热处理,ZL114A断裂面出现大量小而深的韧窝,增加了合金的塑性,断裂方式从脆性断裂向韧性断裂转变。     

不同状态中间合金对A356合金组织的影响

分别采用空气、冰水和液氮3种不同冷却方式制备了Al-4Ti-B和Al-10Sr中间合金,通过3组对比试验分析了不同冷却方式Al-4Ti-B中间合金和Al-10Sr中间合金对A356细化和变质效果的差异.结果表明,同时添加液氮深冷处理的Al-4Ti-B和Al-10Sr中间合金对A356铝合金的细化变质效果最好,α-Al晶粒变为细小等轴晶,共晶硅相变得更加细小圆整,且在α-Al基体中分布更加均匀.     

混合稀土、磷、锶对Al-24%Si活塞合金的变质处理

采用混合稀土（RE）、磷、锶对过共晶Al-24％Si活塞合金进行单一、二元、三元变质处理,得到了变质效果优良的P＋RE＋Sr三元复合变质剂。结果表明,在P＋RE＋Sr三元复合变质的条件下,合金中初晶硅的尺寸仅10～15μm,呈团球化均匀分布;共晶硅尺寸细小,呈蠕球杆状均匀弥散分布;Al-24％Si活塞合金的强度、硬度、耐磨性和热膨胀系数等力学、物理性能均能够满足活塞在高温、高压、高速工况下对合金使用性能的要求。     

复合细化变质多元铝硅合金强化机制的研究

为改善力学性能,采用新型Al-5Ti-1B-1RE中间合金细化剂和Al-10Sr中间合金变质剂对铸态多元铝硅A356铝合金及在铸态A356铝合金中按一定比例添加Cu、Mn、Ti等元素组成的新型铝合金进行复合细化变质处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱、透射电镜(TEM)和电子式万能试验机(CSS-44100)等技术对多元铝硅合金中的第二相粒子的形态分布特征及强化机制进行分析。结果表明：经复合细化变质处理的A356铝合金中的第二相粒子共晶硅相由粗大的片层状转变为典型的纤维状,在软韧相α-Al基体晶界处较均匀的析出,α-Al相晶粒尺寸显著变小,其强化机制主要是第二相粒子共晶硅Hall-Petch晶界细晶强化;在新型铝合金中除第二相粒子共晶硅外,还存在其它较弥散分布在晶界或晶内的第二相强化粒子,多种强化机制共同起作用,当分布在晶界上时,主要是Hall-Petch强化机制;当分布在晶内时,主要是Orowan强化机制,成为阻碍位错运动的有效障碍,起到强化作用。     

不同成形方式的AlSr10变质剂对ZL101铝合金变质效果的研究

研究了由不同成形方式的Al Sr10(圆杆状、圆块状和长条状)变质剂对ZL101铝合金变质效果的影响,并分析了其产生差异的原因。结果表明,采用圆杆状Al Sr10变质后,ZL101铝合金中Si相呈细小颗粒状结构,不存在针状Si,α-Al分布均匀,变质有效时间长,达到了很好的变质效果。     

纯铈对共晶和过共晶Al-Si合金微观组织的影响

分别研究了纯铈对共晶和过共晶Al-Si合金微观组织的影响。结果表明:共晶Al-Si合金经1wt?变质处理后,共晶硅由长针状变为珊瑚状,变质处理的时间同样也会影响变质效果,实验发现变质处理60min时,效果最佳,变质处理时间继续增加时,共晶硅的尺寸几乎不再变化,而初生α-Al变得发达;过共晶Al-17wt%Si合金经0.15wt?变质处理60min后,初晶硅的尺寸由20μm减小到10μm,同时变得更加圆滑。     

Sr变质对AHS-2铝合金组织及性能的影响

研究了Sr变质对AHS-2铝合金组织及性能的影响。结果表明:当Sr加入量为0.5%、变质温度为740℃、变质后保温时间为60 min时,所得到的合金组织及性能最佳,共晶硅组织呈细小颗粒状和蠕虫状,且均匀弥散分布于α-Al合金基体中,其抗拉强度为224.1 MPa,伸长率为0.8%。     

粉末冶金和铸造Al-10Si合金的组织和力学性能对比

为了对比研究在铸造和粉末冶金两种不同工艺下Al-10Si合金微观组织和力学性能,通过SEM、XRD、力学性能测试等方法,对不同方法制备合金的微观组织和力学性能进行了试验研究。结果表明,铸造合金中α-Al呈树枝状分布,共晶硅呈层片状,分布在α-Al晶胞的界面处,经过T6处理后共晶硅断裂、球化成尺寸约为2.8μm的颗粒;粉末冶金法制备的合金共晶硅颗粒尺寸(1μm)比铸锭T6处理后的合金的更加细小,并且均匀弥散分布在α-Al中。这导致两种方法制备的Al-10Si合金力学性能不同:铸锭T6处理后的合金强度为187 N/mm2,伸长率为2.5%;粉末冶金制备的合金强度为152 N/mm~2,伸长率为22%。同时讨论了不同方法制备的Al-10Si合金的强化机制。     

Sr+RE在Al-40wt％Si合金中的复合变质作用

研究了Sr+RE复合变质对Al-40wt％Si合金的组织和性能的影响.结果表明,Sr+RE复合变质处理不仅对初晶硅和共晶硅具有变质作用,对枝晶α也有明显的细化作用.当RE加入量保持不变,随着Sr加入量的增加,初晶硅由角块状或大板片状先变为小块状再变为多角的大块状,边、角钝化;共晶硅由针片状变为纤维状加短杆状,最后为密实短杆状,甚至粒状;枝晶α由高度发达的树枝状转变为等轴晶,分布均匀.另外,随Sr加入量的增加,合金力学性能得到显著提高,抗拉强度提高37％,伸长率增加1倍多,硬度提高21％;当Sr加入量为0.05 wt％～0.077 wt％时,组织形貌最理想,综合力学性能最优.     

基于正交设计的高硅活塞合金的优化变质处理

运用正交设计方法研究了P+RE+Sr三元复合变质对Al-28%Si活塞合金铸态组织及T6热处理后性能的影响。结果表明:复合变质剂的加入量对初晶硅细化作用的影响较大,初晶硅平均尺寸在20.91~42.5μm间变化,并通过拟合回归曲线及建立初晶硅受力模型说明初晶硅尺寸和形态对其力学性能有较大影响;通过极差分析得到复合变质剂最佳加入量为0.3%P+1.0%RE+0.06%Sr;验证试验也表明,初晶硅平均尺寸L可一次细化至17.75μm,共晶硅呈细小颗粒状,300℃瞬时高温抗拉强度较未变质时提高50%;高温拉伸断口SEM分析表明,未变质试样断口存在粗大的初晶硅,呈脆性断裂,优化复合变质后,初晶硅细小,呈具有大量韧窝的混合状断口。     

过共晶铝硅合金变质处理的研究进展

综述了过共晶铝硅合金变质处理及其细化变质机理的研究进展.采用含磷化合物或含磷合金等细化变质处理过共晶铝硅合金中的初晶硅已取得了良好的效果;变质元素Na、Sr、Ba、Te、Sb、S、Y、Ca、Bi、As、Ce、Nd、RE等元素对共晶硅具有较好的细化变质作用;近年来,同时添加磷和混合稀土复合变质剂,既能细化初晶硅,又能细化共晶硅.寻求具有良好双重变质效果的复合变质剂,深入探讨变质机理已成为今后努力的方向.