铸造Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金的热处理工艺研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,拉伸试验及显微组织分析,对铸造Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金的热处理过程进行了研究。结果表明:Al-7Si-2.5Cu-0.3Mg合金在515℃左右和535℃左右发生低熔点共晶组织转变,经500℃×4h固溶后,可使合金中低熔点共晶物完全溶解;该合金热处理可以采用单级固溶和分级固溶热处理工艺,单级固溶热处理工艺为:500℃×10h+175℃×6h,分级固溶热处理工艺为500℃×4h+520℃×8h+175℃×6h。     

铸造Al-Si-Cu-Mg合金分级热处理工艺及对力学性能的影响

通过示差热分析及对Al-7.0Si-2.5Cu-0.5Mg合金热处理工艺参数的研究发现为了防止合金中低熔点共晶物在固溶处理过程中熔化,同时提高Q、Al2Cu等相在合金中的溶解度,应选择分级固溶的方式进行.一级固溶在500 ℃固溶3 h后,可使合金中低熔点共晶物完全溶解,此时合金的熔点为540 ℃;综合各因素,该合金较好的热处理工艺为500 ℃×3 h、530 ℃×14 h;175 ℃×6 h,此时,合金的力学性能可以达到σb≥385 MPa,δ5≥5.0%.     

Al-Si合金热处理工艺研究

利用Pandat软件模拟建立了Al-x Si-4.0Cu-2Ni-0.5Mg系合金的平衡凝固相图,测量其DSC曲线,并观察不同固溶处理后的组织特征,结合DSC曲线以及显微组织观察对铸态Al-Si合金设计热处理工艺。结果表明:采用相图计算软件计算平衡相图,并结合DSC曲线以及金相图来确定Al-12Si-4.0Cu-2Ni-0.5Mg合金热处理工艺的方法是可行的,确定最佳热处理工艺为(500±5)℃固溶6 h+淬火+(230±5)℃时效2.5 h,热处理后,合金在350℃时的抗拉强度为112MPa、伸长率4.8%;在420℃时,抗拉强度为58.51 MPa、伸长率12.48%。高温下合金的抗拉强度较低,但伸长率大大增加。     

4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg合金的多元共晶相及其固溶特性

通过示差量热(DSC)和背散射SEM-EDX分析,考查了4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg (x=1.5,2.5,3.5,4.5)合金中多元低熔点共晶相与Cu含量的关系及其随固溶温度、时间变化的溶解特性.结果表明,在非平衡结晶条件下,4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg合金在510℃及525℃处都会发生多元共晶反应,富Cu相主要为Al2Cu相;Cu含量分别为1.5%、2.5%合金的多元共晶反应和Cu含量为3.5%的合金在510℃的四元共晶反应均属不稳定共晶反应,经500～505℃,一定时间初级固溶处理后,这些不稳定共晶富Cu相均可溶入基体,使合金熔化温度分别升至542、525、521℃.研究表明,采用提高二次固溶温度的分级固溶处理能够提高Cu含量为1.5%～3.5%合金的固溶处理效果.     

深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、拉伸试验、硬度测试、SEM断口分析等研究了不同时间深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响。结果表明:对铸态Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金进行520℃×6 h固溶+-196℃不同时间深冷+160℃×6 h时效处理试验,随着深冷时间的增加,合金的抗拉强度和硬度逐渐增加,伸长率逐渐降低,抗拉强度和硬度在深冷22 h前提升明显。固溶+22 h深冷+时效处理合金的抗拉强度、硬度分别为351.2 MPa、135.5 HB,比固溶+时效处理合金分别提高了10.1%和8.4%。随着深冷处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,固溶+22 h深冷+时效处理合金的晶粒较为均匀细小,深冷处理有效改善了合金的组织。     

Al-Cu-Mg包共晶合金的凝固组织演变及机理分析

选取不同成分的Al-5Cu-27Mg(质量百分数,下同)、Al-11Cu-25Mg与Al-18Cu-20Mg三元包共晶合金,进行金属铸型冷却的凝固试验,并对其凝固路径、组织演化及凝固机理进行了分析。试验结果表明:位于包共晶PE点左侧的Al-18Cu-20Mg合金在凝固过程中发生了三元包共晶反应,凝固组织中发现残留的初生S相。而Al-5Cu-27Mg和Al-11Cu-25Mg合金成分点位于PE点的右侧,整个凝固过程中没有出现包共晶反应,凝固组织主要由一定量的初生α-Al相、T相和二元及三元共晶组织构成。     

近共晶Al-11.6Si-3Cu合金组织与性能研究

在近共晶Al-11.6Si-3Cu合金中,加入Mg、Zn进行合金化处理以及Ti、Sb进行变质处理,研究T6热处理工艺对合金组织与性能的影响。结果表明,经合金化和变质处理后,近共晶Al-11.6Si-3Cu合金中共晶硅相由粗针状转变为细小纤维状,Al_2Cu相变化不明显;Al-11.6Si-3Cu合金T6热处理的最佳工艺为525℃固溶8 h,50~60℃水冷,175℃时效8 h,空冷。经T6热处理后,共晶硅相边角钝化变圆,由细小纤维状转变为短棒状或椭圆状。合金抗拉强度和硬度分别为435 MPa和138 HB。     

热处理对不同冷速Al合金共晶相形貌及含量的影响

选取成分为Al-5.17Cu-2.63Si(合金A)、Al-4.29Cu-1.09Mg(合金B)和Al-2.09Si-1.66Mg(合金C)三元铝合金,分别进行不同冷速下的凝固实验。对比研究不同凝固速率下得到的共晶相形貌与含量在接近各合金体系三元共晶温度下热处理前后的变化行为。结果表明:同一合金冷速越慢,得到的原始组织二次枝晶间距越大,合金A的石墨型、砂型、保温型冷却组织的二次枝晶间距分别为24.17、63.32和99.88μm,合金B的二次枝晶间距分别为24.35、82.78和139.42μm。均匀化热处理的热扩散过程可以明显地溶解非平衡共晶相,由于原始组织的尺度不同,共晶相所处的溶解阶段与溶解程度不同。合金A的石墨型、砂型、保温型组织热处理后与热处理前的共晶相含量比值分别为0.44、0.49和0.68,合金B的共晶相含量比值分别为0.084、0.30和0.38。     

热处理对Al-11Si-2.5Cu-Mg合金组织及性能的影响

采用金属型铸造制备Al-11Si-2.5Cu-Mg合金,利用金相显微镜及拉伸试验等方法,研究了热处理对Al-11Si-2.5Cu-Mg合金组织及性能的影响。结果表明,最佳热处理工艺为:510℃×7h固溶+160℃×8h时效,此时合金的抗拉强度和伸长率分别达到385 MPa和8.2%。经热处理后,铸态组织的点状共晶Si相被球化,大部分Si质点都比较圆整,并在α固溶体上析出细小而弥散的Al2Cu、Mg2Si中间强化相,使合金强度得到提高。     

元素Cu、Mn及热处理对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

在Al-20Si合金中添加含Cu、Mn元素的中间合金,熔炼得到Al-20Si-0.2Cu-0.3Mn、Al-20Si-0.6Cu-0.5Mn、Al-20Si-1Cu-0.7Mn和Al-20Si-1.4Cu-0.9Mn的Al-Si合金。采用金相显微镜、拉伸试验机、布氏硬度计等对铸态及固溶处理+人工时效(T6)热处理态的不同Cu、Mn含量的Al-20Si合金的微观组织及力学性能进行研究。结果表明:Cu、Mn元素可以细化Al-20Si合金中的初生硅和共晶硅,使其组织均匀化,并提高Al-20Si合金的抗拉强度和布氏硬度。Cu、Mn元素的合理添加量分别为1wt%和0.7wt%,此时铸态Al-20Si合金的抗拉强度达到最大值(238 MPa),T6热处理态Al-20Si合金的硬度达到最大值(212 HB)。T6热处理可以改善Al-20Si合金中的Si相,细化初晶硅和共晶硅,消除枝晶,并形成固溶强化。