离心铸造Mg2Si和Si自生增强的锌基合金复合材料

采用热模金属型工艺，离心铸造白生增强的Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金复合材料。研究结果表明；该合金内层聚集大量块状初生Mg2Si、少量块状初生Si，中层不含初生Mg2Si和初生Si，外层含少量初生Mg2Si和初生Si；Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金在凝固过程中，先后经历了初生Si和初生Mg2Si的析出、富Al的固溶Zn相析出、Mg—Zn化合物的析出，以及发生三元或四元共晶反应；初生Mg2Si和初生Si的位置、数量和分布决定于其内浮速度和离心力场作用下的凝固速度；含有初生Mg2Si和初生Si的内层和外层比中层具有更高的硬度和耐磨性。     

离心铸造自生初晶Si、Mg2Si颗粒增强Al基复合材料铸件工艺研究

采用不同的离心铸造工艺参数制备了自生初晶Si与Mg2Si颗粒增强Al基复合材料筒状铸件,铸件的内层富含增强颗粒,而外层没有增强颗粒.在铸件切削加工过程中发现,采用高温浇注无冷却水喷淋、低过热浇注无冷却水喷淋,以及高温浇注冷却水喷淋工艺参数得到的铸件,其内部存在明显的缩孔缺陷,而采用低过热浇注冷却水喷淋工艺参数制备的筒状铸件,铸件内部没有发现缩孔现象.对缩孔的形成过程分析发现,内层偏移的大量初晶Si、Mg2Si颗粒与铸型的冷却作用导致了筒状铸件的内壁和外壁同时向铸件心部凝固的对向凝固特征,这种对向凝固使得铸件的内部没有足够的液体进行补缩,最终形成缩孔.     

Mg2Si颗粒增强自生铝基复合材料气缸套

采用离心铸造工艺制备初生Si与Mg2Si颗粒混合增强梯度自生铝基复合材料筒状毛坯,并将毛坯加工成气缸套零件,该零件的内壁有2～3 mm厚的颗粒增强层.微观组织显示,内壁增强层中混合颗粒的体积分数高达38%,而外壁没有增强颗粒;硬度与磨损试验表明,增强层具有较高的硬度与良好的耐磨性.磨损过程与复合增强机制表明,初生Si颗粒承担了主要的磨损载荷,Mg2Si相是提高增强效果必不可少的第二相颗粒.     

表面腐蚀对离心铸造铝基复合材料耐磨性的影响

采用离心铸造制备了Al-10Si-15Mg2Si复合材料.检测了该复合材料内层颗粒增强层在未经过腐蚀处理以及经过10％的NaOH溶液在常温下不同时间的腐蚀预处理后的耐磨性能.结果表明,复合材料增强层的磨损量随着腐蚀时间的延长呈现先降低后增加的变化趋势.讨论了腐蚀预处理对复合材料颗粒增强层耐磨性能的影响机制.     

Bi变质原位自生Mg2Si/Al复合材料的研究

采用纯Bi对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质;采用金相显微镜等观察了变质前后材料的微观组织;测试了材料的拉伸性能;并对变质前后合金的断口形貌进行了分析.结果表明,在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的金属Bi对初生Mg2Si和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,尺寸由70 μm减小到6 μm,而共晶Mg2Si则由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状.经1.0％的Bi变质后,材料的拉伸性能得到大幅度提高,抗拉强度从175 MPa提高到260MPa,提高了48.6％,伸长率从3.5％提高到7.0％.     

Si及变质处理对Mg2Si/Mg复合材料的影响

分析了Mg-Si二元合金直接原位形成Mg2Si/Mg复合材料的过程,研究了Si含量以及变质处理对复合材料组织和性能的影响。试验结果表明,随着合金中Si含量的增加,合金的流动性降低,复合材料中原位Mg2Si的数量增多,树枝晶形态更为发达;对优化的Mg-8Si合金,进行混合稀土(MM)和Sb变质处理,可明显改善Mg2Si的形态和分布,但Sb变质的效果要好于MM。合金经质量分数为1.2%的Sb变质处理后,Mg2Si以颗粒状均匀分布在Mg基体中,从而使复合材料具有较好的耐磨性。     

Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料的变质作用

采用稀土元素Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质处理;利用X射线衍射仪和金相显微镜等方法分析了变质前后合金的微观组织;并对Nd的变质机理进行了分析.结果表明:在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的Nd对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用.当Nd含量达到0.5％时,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,平均尺寸由47.5 μm减小到13.0 μm;共晶Mg2Si也由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状.其变质机理可能与Nd元素富集于Mg2Si相固-液界面降低Mg2Si相与Al液间界面张力及由富集所引起的成分过冷有关.     

原位自生Mg2Si/Mg基复合材料的高温蠕变行为

采用原位自生技术制备出不同Mg2Si含量的Mg2Si/Mg复合材料,利用光学显微镜观察其铸态组织,进一步研究了原位自生Mg2Si/Mg复合材料在不同温度和应力下的高温蠕变行为。结果表明,随着Si含量的增加,初生Mg2Si相从原来的块状向树枝状和花瓣状转变,分布在α-Mg和汉字状的共晶Mg2Si之间。原位自生Mg2Si/Mg复合材料的高温蠕变性能随着Mg2Si含量的增加而得到明显地提高,根据蠕变幂率方程,可求得材料的蠕变应力指数和表观激活能。该材料的蠕变表观应力指数均大于5,蠕变表观激活能大于纯Mg的蠕变激活能,且这2个参数在一定的条件下随着Mg2Si含量的增加而变大。该复合材料的蠕变机制主要是由位错攀移和第二相增强机制控制。     

离心铸造原位初生Si/Al3Ni颗粒增强铝基复合材料

采用离心铸造制备原位初生Si和Al3Ni颗粒混合增强铝基复合材料的筒状铸件。通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM、EDS以及洛氏硬度计等研究了复合材料的组织和性能。结果表明,所制备的复合材料铸件外层偏聚少量初生Si和大量Al3Ni颗粒,内层偏聚大量初生Si和少量Al3Ni颗粒,中间层没有增强颗粒。从铸件的外层到内层,增强颗粒的含量先降低后升高,复合材料的硬度也呈现出相应的变化规律。分析了离心场中多相流体的运动规律,发现复合材料中增强颗粒的分布与高重力系数G参数条件下初生Si和Al3Ni颗粒的密度以及它们的相互碰撞、粘结等作用有关。     

离心铸造原位Al／Mg2Si复合材料组织与性能的研究

由原位内生Ａｌ／Ｍｇ２Ｓｉ复合材料的离心铸造,得到了内外壁均含Ｍｇ２Ｓｉ颗粒增强相,而中部为合金基体的复合材料管材。管材内外部硬度高于中部,而中部的拉伸性能高于管材的两壁。分析了在离心力场中,原位复合材料组织的形成及其对力学性能的影响。     

热处理对离心铸造自生梯度功能复合材料Al-20Si-5Mg合金的组织性能影响

通过对离心铸造Al-20Si-5Mg合金筒状铸件在不同热处理状态下的硬度和耐磨性能的测定以及显微组织的观察,分析了热处理工艺对合金硬度及耐磨性能的影响.结果表明:铸件内层的硬度在510℃×6h固溶处理后达到最大值HRB90,510℃×6h固溶处理后210℃×12h时效,铸件内层具有最好的耐磨性能.     

浇注温度对Mg2Si增强过共晶Al-Si合金组织与性能的影响

采用液态熔融法制备Mg2Si增强过共晶Al-Si合金自生复合材料，研究了浇注温度、稀土（Pr）变质处理对铸造显微组织与性能的影响。结果表明，在液相线附近，浇注温度为720℃时，晶粒均匀细小；Pr变质剂对初生硅及共晶组织均有明显的细化效果，并细化Mg2Si、改变其形貌与尺寸，可显著提高合金的力学性能。     

铸造工艺对自生Mg2Si/Al-20Si复合材料组织及性能的影响

采用熔体直接反应法制备了Mg2Si/Al-20Si复合材料,研究了不同浇注温度、冷却强度对该原位自生复合材料组织及性能的影响.结果表明,浇注温度为750 ℃时,复合材料中Mg2Si和初晶Si晶粒均匀细小,力学性能较好;在过低或过高的浇注温度时,复合材料中Mg2Si和初晶Si晶粒变粗大,力学性显著降低.同时,随着冷却强度的增加,复合材料的力学性显著增强.     

稀土对Mg2Si/AZ91D复合材料中Mg2Si相的影响

研究了不同含量的富La混合轻稀土(RE)和钇(Y)对Mg2Si/AZ91D复合材料中初生Mg2Si相形貌的影响。结果表明,混合轻稀土RE和Y对Mg2Si/AZ91D复合材料中的初生Mg2Si相均有明显的细化变质效果,但Y对初生Mg2Si相的细化变质效果优于等量混合轻稀土。合金液经0.8%的混合轻稀土RE或Y变质后,初生Mg2Si相由粗大的树枝状转变为细块状或颗粒状;当RE或Y加入量达到1.2%时,均出现过变质现象,初生Mg2Si相再次明显粗化。其变质机理主要与RE、Y和它们的化合物富集于Mg2Si相生长表面,从而抑制其生长有关。     

超声处理对原位Mg2Si/AM60复合材料的影响

采用连续功率超声对原位Mg2Si/AM60复合材料熔体进行处理,研究了超声处理对复合材料中的第二相形貌以及力学性能的影响。结果表明,经过600W超声处理60s,原位自生Mg2Si颗粒增强AM60复合材料中的半连续网状Mg17Al12转变成颗粒状,粗大的汉字状Mg2Si破碎成细小的颗粒状,较均匀地弥散分布,晶粒尺寸减少到80μm,其抗拉强度和伸长率较无超声的178.24MPa、3.56%分别提高了10.4%、48.3%,达到196.75MPa、5.28%。     

Sb对原位Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si／Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明，随着Sb含量的增加，初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化，Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状，Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0．4％时，细化效果达到最佳，由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0．4％后，Mg2Si颗粒尺寸开始粗化，因此，过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用，Sb使液相线温度和熔体表面张力扩σLV降低，对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.