车用轴盘铸件浇注系统设计与组织性能分析

采用3D打印铸型,对比分析了3种不同浇注工艺下ZL114A铝合金轴盘铸件的冶金质量。通过调整冷铁材质与降低浇注温度,实现了自下而上与自外向内的顺序凝固。结果表明,铸件满足铸件技术要求。轴盘铸件本体试样经T6和低温稳定化处理,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为340 MPa、260 MPa与6.5%。加入0.11%的Sb元素变质后,初生α-Al基体平均晶粒尺寸约为86μm,沿晶界分布的共晶Si相形貌为球形或椭圆形,T6态合金断口断裂机制为典型的韧窝断裂。     

热处理对B+Sb细化变质ZL101合金组织和性能的影响

通过对添加B和Sb细化变质的ZL101合金进行固溶和时效处理,研究了热处理对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加B和Sb后,共晶Si由粗大片状变成细小针状,长条状初生α-Al等轴化。在相同热处理工艺下添加B和Sb的合金组织中共晶Si充分球化,尺寸分布更均匀,基体中析出时效相更多更弥散,此时合金显微硬度(HV)由未细化变质的102.4提高到114.6。当热处理工艺为540℃×6h固溶+190℃×5h时效时,添加B和Sb的合金抗拉强度和伸长率最高,分别为332.8 MPa和11.73%,相比于未细化变质合金,提高了21.6%和90.7%,并且断口中出现大量均匀细小的等轴状韧窝结构。     

Te、Sb对ZL114A合金T6态微观组织与力学性能的影响

通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al₄(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm；Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg₂Si强化相平均长度约为224nm。     

TB17钛合金初生α相对元素重分布和时效析出的影响

对TB17钛合金进行了亚β固溶处理(固溶温度800℃-835℃,固溶时间0.5h-9h),采用电子探针分析了Al、Mo、Nb元素在初生α相和β基体中的分布,研究了合金亚β固溶时初生α相析出、元素重分布规律及其对时效次生相的影响。结果表明,合金亚β温度固溶时以晶内析出针状初生α相为主,晶界析出少量片层状初生α相。初生α相析出量随亚β固溶温度升高而降低,固溶温度高于825℃时基本不析出α相。初生α相尺寸随固溶时间延长而增大,固溶时间超过2h后,初生α相析出量达到稳态。Al元素倾向于在初生α相中富集,Mo和Nb元素则倾向于β基体富集。初生α相中心部位Al元素浓度较高,边缘部位较低,而Mo和Nb元素中心部位则浓度较低,边缘部位较高。增加初生α相析出量,会使β基体Al浓度降低,Mo、Nb元素浓度升高。初生α相较少(2%)时初生α相周围的次生α相以针状或片层状形貌为主,远离初生α相区域的次生α相以似网篮结构为主,初生α相较多(10%)时次生α相均以片层状形貌为主。     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

Zr含量对ZL114A合金微观组织与力学性能的影响

借助OM、SEM、EDS与力学性能测试表征,对比研究了Zr含量对ZL114A合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,Zr元素以K2Zr F6形式添加时具有良好的晶粒细化效果与硅相变质作用,当Zr含量达到0.2%时,初生α-Al基体平均尺寸约为65μm,共晶硅形貌为椭球状,ZL114A合金T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为329 MPa、286 MPa、8.2%与HBS116,当Zr含量过高时,易形成较大的块状Al3Zr相,沉淀在坩埚底部,晶粒细化与硅相变质效果随之衰减。     

ZL114A支架凝固成形曲面结构控制工艺研究

应用于某型号航天卫星的ZL114A支架铸件选用开放式浇注系统,结合不同铸型材料与结构设计,在低压充型下实现了自下而上与自内向外的顺序凝固,铸型温度呈现出先上升后下降的变化趋势。聚乙二醇65℃下淬火可有效缩短薄膜传热时间,提高淬火冷却速度且降低淬火热处理变形,T6热处理后在-120℃液氮下保温2 h后,本体剖切试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为336 MPa、281 MPa、5.8%与87.5。初生α-Al基体铸态晶粒尺寸约为86μm,铸态沿晶界分布的初生与共晶Si相呈现为板片状与短棒状,经T6热处理后,Si相形貌转变为球状,断裂机制由沿晶断裂转变为韧窝断裂。     

ZL114A合金卫星接收器面罩铸件的研制

采用树脂砂重力浇注工艺铸造了ZL114A合金卫星接收器面罩。基于ProCAST软件,根据该铸件的结构特点,设计了铸造工艺,对其充型流场、凝固温度场与固相场进行了模拟分析和优化,实现了ZL114A接收器面罩铸件的平稳充型,形成了自下而上、自外向内的凝固顺序。通过添加0.14%的Sr实现了共晶Si相与初生α-Al相的细化变质,沿晶界分布的共晶Si形貌呈球状与多边形状,Si相颗粒平均尺寸约为4μm。经T6热处理后,接收器面罩铸件本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为333 MPa、273MPa与6.2%,满足技术要求。     

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。     

Er在Al-Mg-Mn-Zr-Er合金中的存在形式与析出特征

利用扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了Er在Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.3Er合金铸态、均匀化态以及冷轧板中的存在形式及析出特征.结果表明,Er在非平衡凝固条件下部分固溶到基体α-Al中,大部分形成初生Al3Er相断续或连续分布在晶界上,Er容易与Mn、Fe元素发生偏聚,但是很难形成Er-Mn金属间化合物;固溶的Er在均匀化退火过程中以次生Al3Er相形式析出;而沿晶界分布的Al3Er相在随后的热处理过程中并不发生分解回溶,它们在热轧、冷轧过程中破碎;冷轧板中的次生Al3Er相与基体保持良好的共格、半共格关系,可以成为合金中有效的强化相.     

热处理对多向锻造TiBw/Ti复合材料组织和力学性能的影响

研究了固溶时效热处理对多向锻造TiBw/Ti复合材料组织和力学性能的影响。实验表明:当固溶温度为950℃时,复合材料的基体为双态组织,TiBw沿初生α相分布;固溶温度为1050℃时,等轴α相转化为片层α相和α集束,β晶界出现,TiBw沿β晶界分布;固溶温度为1150℃时,复合材料的基体组织为魏氏组织,β晶界进一步扩大,α集束更加细长,TiBw沿β晶界或α集束分布。经热处理后,TiBw/Ti复合材料的室温抗拉强度和屈服强度随着固溶温度升高而增加,但室温塑性呈现相反趋势。     

不同铸型下Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金的微观组织与力学性能

采用熔模铸造、树脂砂铸造和石膏型铸造等方式成形Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金,由凝固冷却曲线可知合金凝固温度区间为111.4℃,其中熔模铸造凝固冷速最高,树脂砂铸造次之,石膏型铸造最低。Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金流动性较佳,可实现不同铸型的完整充型,凝固过程未观察到明显的铸件/铸型界面反应。合金铸态组织主要由α-Al相与Al_3Mg_2相组成,Al_3Mg_2相沿晶界均匀分布,与石膏型铸造相比,树脂砂铸造试样中α-Al相平均尺寸由324μm降至132μm;熔模铸造试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别为274.7MPa、136MPa、14.9%与60,经400℃×12h固溶后,本体试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别增至322.7MPa、144MPa、31.9%与68.3。铸态断口以沿晶断裂为主,可见少量微观韧窝;经固溶处理后断裂方式以韧性断裂为主,韧窝内可见少量的Al_3Mg_2相、Al_3Ti相与Al_3Zr相颗粒。     

混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

热处理固溶耦合强化近α钛基复合材料及其制备方法

<正>申请号：CN202410022128.1申请日：2024-01-08公开(公告)日：2024-04-05公开(公告)号：CN117821871A申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司摘要：本发明公开了一种热处理固溶耦合强化近α钛基复合材料及其制备方法,该方法包括：（1）将近α钛基粉体与炭黑粉末、Ta C和Nb C陶瓷粉末球磨混合;（2）放电等离子体烧结;（3）高温固溶热处理并淬火;（4）时效热处理并冷却;（5）热轧。使用α-Ti稳定元素C和β-Ti稳定元素Ta、Nb作为添加元素,配合采用高温固溶热处理及时效热处理工艺,通过调节增强相的尺寸、形貌和分布实现各部分之间的耦合强化,提高钛合金基体的强度,改善钛合金基体和陶瓷相的物理兼容性,从而提高近α钛基复合材料的力学性能。     

凝固冷却速率对铸态A356铝合金固溶热处理的影响（英文）

通过对凝固冷却速度分别为96K/s和3K/s的阶梯模具制备的A356铝合金在540°C下进行固溶热处理,观察和分析该合金经过不同时间固溶处理后共晶硅形貌和拉伸性能的变化,研究凝固冷却速率对A356铝合金固溶热处理的影响。结果表明,凝固过程的冷速不仅能有效地改变合金中共晶硅的形貌,而且高的凝固冷速能缩短合金的固溶热处理时间、加速共晶硅形貌的演变和提高拉伸性能。而A356铝合金中共晶硅的断裂、球化和粗化行为在固溶热处理过程中通过先后两个阶段完成:首先主要是共晶硅的断裂和球化,随后是共晶硅的粗化。     

Al-15Pb合金高压下凝固及热处理后的组织与耐磨性

采用高压六面顶在4GPa下制备了Al-15Pb合金并在该压力下进行了热处理。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机对制备的Al-15Pb合金进行了微观组织和耐磨性能的研究。结果表明,常压和高压下,Al-15Pb合金均由α-Al相和Pb粒子相组成,但是常压凝固时大量Pb粒子分布于Al基体上,而高压凝固后,Pb粒子数量减少,尺寸减小;高压热处理时,分布于Al基体上的Pb粒子相数量极少,且尺寸很大。常压凝固时,Pb在α-Al相中固溶度为0,高压凝固和高压热处理时,Pb在α-Al相中均有一定的固溶度。高压凝固Al-15Pb合金中α-Al相的硬度比常压时大很多,增大39%,高压热处理态时α-Al相硬度也增大,增大了19%。高压条件制备的Al-15Pb合金的抗磨性能改善,但减摩性能变差。     

熔体状态与冷速对Pb-Sb90合金初生相生长形貌的综合作用

首先探索了Pb-90％Sb合金熔体升、降温过程电阻率-温度行为,其结果提示升温过程在861 ～ 1100℃区间发生不可逆熔体结构转变;进而探讨了不同凝固条件下熔体状态与冷速对其初生相(Sb固溶体)结晶形貌的综合作用.结果表明:凝固过程冷速较慢时,转变前、后两种不同状态熔体凝固后,初生相形貌均为小平面生长特征的棱角分明多面体.随着冷却速度的提高,初生相的棱角被钝化,且树枝晶比例逐渐增多;另一方面,结构转变后的熔体状态增强了初生相形貌发生改变的这一效果.当冷速增至一定程度,转变后结构状态的熔体凝固初生相形貌完全转化为非小平面生长特征,棱角分明的多面体已不复存在.     

添加Ca和Sr元素对ZK61镁合金组织与性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、Vickers硬度计及拉伸试验机等观察并研究了添加Ca和Sr元素及热处理工艺对ZK61镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:单独添加Ca元素时,在ZK61-xCa合金α-Mg基体上析出了形状不规则的MgZn和MgZn2相;复合添加Ca、Sr元素时,在α-Mg基体上形成了沿晶界分布的Mg17Sr2新相。当固溶温度和时间为350℃×12 h,时效温度和时间为200℃×12 h时,合金的组织与性能达到最优。当元素Ca=1.0%,Sr=0.5%时,热处理后合金的性能最优,其抗拉强度为141.9 MPa,伸长率为15.6%,维氏硬度为51.6 HV。     

P和稀土复合变质的Mg_2Si/Al半固态组织与性能

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过P和混合稀土复合变质及改变半固态等温热处理的保温温度和保温时间,研究了复合变质及等温热处理对合金组织与力学性能的影响。结果表明,P和混合稀土联合变质后初生Mg2Si的形貌由粗大的十字状结构转变为不规则的多边形,均匀分布在铝基体上。初生相颗粒尺寸由未变质前的83μm减小到约17μm;经过570℃×90min半固态等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相均转变为近球形,初生Mg2Si相形状因子约为0.96,平均等积圆直径约为16μm,此时材料的硬度(HB)达到最大值,为106。     

热处理对BT25Y合金电子束焊接组织和力学性能的影响

对BT25Y合金电子束焊接样品进行700℃/2 h AC的退火处理和940℃/2 h AC+600℃/8 h AC的固溶+时效处理工艺,研究2种热处理工艺对合金焊接区域的组织和力学性能影响。结果表明,无热处理情况下,焊缝溶合区主要由α′马氏体构成,焊缝区硬度和强度明显高于基体。700℃/2 h AC退火处理后,焊缝区的α′马氏体转变为细小弥散的α相,焊缝区的硬度和强度高于基体,室温拉伸断裂发生在基体,焊接样品具有较差的高温持久性能。940℃/2 h AC+600℃/8 h AC的固溶+时效处理,焊缝熔合区的α′马氏体转变为尺寸较大的片层α相,并且沿原始凝固β晶界存在尺寸较大的连续或断续棒状α析出带,该析出带使得焊接样品在室温拉伸时沿焊缝发生脆性沿晶断裂,该热处理后合金具有较好的高温持久性能。