退火处理提高气雾化过共晶Al-Si合金粉末的变形能力（英文）

气雾化纯金属或合金粉末是粉末冶金方法(压制和烧结)制备高性能材料的常用原料。然而,由于细小的Si相和过饱和基体导致强度较高,气雾化Al-Si合金粉末的压制性能受到很大限制。研究退火处理对提高Al-Si合金粉末压制性能的作用。采用Heckel压制方程研究退火粉末的致密化行为并分析其变形能力。通过分析压坯的显微组织和抗弯断口,研究压制过程中粉末颗粒的变形行为。结果表明,粉末经过400°C退火获得96.1%的最高相对密度。由于Al基体软化、过饱和Si相析出、针状共晶相溶解以及Si相球化,退火处理可以明显提高Al-Si粉末的变形能力。     

半固态二次加热过程中喷射沉积过共晶Al-Si合金的显微组织演变(英文)

采用喷射沉积技术制备Al—27%Si合金,研究半固态二次加热过程中该合金显微组织的演变。结果表明,初晶硅在二次加热过程中发生粗化,并且粗化速率随着二次加热温度的升高而增大,液态区域凝固后出现共晶组织。在二次加热过程中喷射沉积过共晶Al—Si合金的显微组织演变可以分为3个阶段:第一阶段属于固态相转变;在第二阶段Al基体周围开始逐渐熔化,熔化区域内初晶硅粗化明显且经水淬后出现共晶组织;第三阶段与第二阶段类似,Al基体熔化。     

无压浸渗高含量Si/Al复合材料的凝固组织特征

对用无压浸渗法制备的高含量Si/Al复合材料的浸渗及凝固组织进行了研究,对Si骨架间的凝固组织和浸渗过程中的水淬组织进行了详细的分析,并对2种组织进行了比较.结果表明,Si骨架间的过共晶Al-Si合金液的水淬组织为伪共晶组织,高速率的凝固阻碍了Si的析出和扩散.而在缓慢冷却凝固时,随着初晶Si的析出,形成呈网络状连续的Si相骨架,Si骨架间隙进一步减小,剩余的过共晶成分的液相被分隔局限其间,液相比例减少.在被Si相骨架分隔的微区内产生了类似于离异共晶的析出现象――初晶Si和共晶Si只能沿原预制体Si多孔体骨架上附着析出,凝固后的Al基体为α相,而不是典型的Al-Si共晶组织.另外,Si相的体积分数决定于浸渗温度.     

快速凝固Al-20Si-5Fe合金的退火组织变化

利用XRD、DSC以及TEM方法研究了快速凝固Al 2 0Si 5Fe合金退火态的微观组织、弥散相结构和相转变。结果表明 ,快凝Al 2 0Si 5Fe合金组织中存在两种弥散相 ,δ Al4 FeSi2 和初生Si相。退火温度低于 310℃时 ,δ Al4 FeSi2 相未明显粗化 ;当退火温度高于 310℃时 ,亚稳相δ Al4 FeSi2转变成稳定相β Al5FeSi,β Al5FeSi相随退火温度的提高而明显粗化。高温退火使初生Si相发生一定的重溶和粗化 ,但粗化速率显著低于β Al5FeSi相 ,原因在于合金中Fe元素抑制了Si相的粗化     

均匀化处理对6063铝合金微观组织结构的影响

采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术,研究了均匀化温度和时间对6063合金显微组织的影响。结果表明:铸态合金由过饱和α-Al固溶体和非平衡共晶相组成;铸态合金进行均匀化处理,随温度的升高和保温时间的延长,非平衡共晶组织逐渐消失,合金枝晶偏析逐渐消除;在495℃保温6h,过饱和基体析出Mg2Si相,温度升高到555℃,Mg2Si相完全回溶,针状β-Al9Fe2Si2完全转变为颗粒状α-Al12Fe3Si,同时基体中析出亚微米级AlFeSi和AlFeCrSi相。555℃保温6h退火处理是6063合金铸锭较适宜的均匀化处理工艺。     

电磁搅拌对铝硅合金显微组织的影响

研究电磁搅拌对亚共晶、共晶及过共晶Al—Si合金显微组织的影响，并对其在EMS作用下的液淬组织和凝固组织进行研究。试验表明：电磁搅拌能够改变正常的铝硅合金凝固行为。本试验条件下EMS作用下非树枝晶存在异常长大、聚集和缩颈熔断现象；对亚共晶Al-Si合金凝固主要表现为共晶组织发生粗化；对过共晶Al-Si合金凝固主要表现为初生硅的聚集与偏聚。     

预退火对气雾化Al-Si合金粉末显微组织和压制性能的影响（英文）

研究预退火温度对气雾化Al-27%Si合金粉末压制性能的影响,并分析退火粉末的显微组织和硬度。预退火不仅降低Al基体硬度,而且导致针状共晶Si相熔解、过饱和固溶Si原子析出和长大以及初晶Si相球化。合金粉末的压制性能随着退火温度升高至400°C而逐渐提高;但是,由于出现Si-Si相缠结和密集分布的Si颗粒,粉末的压制性能在退火温度高于400°C时反而有所下降。粉末在400°C退火4 h后,其相对密度最大达到96.1%。另外,预退火合金粉末压制性能的差异在压制压力为175 MPa时达到最大。因此,通过合适的预退火处理可以大幅提高气雾化Al-Si合金粉末的室温压制性能。     

时效Al-30Si微晶合金的组织演变及性能

利用单辊旋转甩带法制备快速凝固过共晶Al-30Si合金条带,对其进行不同温度下时效4 h和550℃下保温不同时间的时效处理,测定其硬度及耐磨性,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及XRD技术对试验合金的微观组织进行表征,研究快速凝固合金时效处理后组织演变及性能。结果表明,快速凝固Al-30Si合金形成了微小初晶Si+纳米级颗粒状共晶硅弥散分布在α(Al)过饱和固溶体基体的复合组织;时效处理过程中,过饱和固溶的Si元素逐渐脱溶析出,以球状或依附于粒状共晶硅而析出生长;时效初期或时效温度较低时,初生硅发生缩颈、熔断、钝化,并逐渐粒化;随时效温度升高,硅相受扩散控制逐渐粗化长大,时效后期或时效温度达到550℃时,硅相逐渐以颗粒搭接和棱角小面特征长大,形态恶化。时效合金组织中硅相体积分数计算结果与定量金相测定结果基本一致。时效合金的显微硬度和耐磨性随时效温度的升高逐渐降低,室温润滑条件下的磨损机制主要为磨粒磨损。     

Al-Si共晶对Mg-12Li合金组织及性能的影响

对比分析了添加Al和Al-Si共晶的Mg-12Li合金铸态及轧制态的组织和性能,研究Al-Si共晶对合金组织性能的影响。结果表明,当加入Al-Si共晶后,Mg-12Li-3(Al-Si)组织中开始有白色析出物(脆性相Mg2Si)析出,形成的中间化合物依次为Al Li、Mg Li2Al、Mg2Si。该合金抗拉强度为230 MPa,伸长率为25.5%,性能接近添加了RE的镁锂合金,成本得到明显的降低。当Al-Si共晶量达到6%时,合金的力学性能会下降。     

Ni-12 mass%Si过共晶的凝固特性及晶体生长机理

研究了Bridgman定向凝固技术制备的Ni-Si过共晶自生复合材料在不同凝固阶段时的组织特征、相的析出特征以及相组成。探讨了Ni-Si过共晶复合材料的晶体生长机制以及退火温度对亚稳相的影响。结果表明:未定向凝固时的组织呈树枝晶组织,定向凝固初始阶段组织相对粗大,随着热流逐渐趋于稳定,晶体沿最优生长方向生长,组织相对细小且生长稳定。非平衡凝固时Ni-Si过共晶组织包括α-Ni基体相,Ni-Ni_3Si共晶相和Ni_(31)Si_(12)亚稳相,亚稳相Ni_(31)Si_(12)的存在使Ni-Si过共晶合金的硬度增加,脆性增加。1100℃退火保温30 min后得到的显微组织中亚稳相Ni_(31)Si_(12)明显减少。Ni-Si过共晶组织中Ni相为非小平面相,Ni_3Si相和Ni_(31)Si_(12)相为小平面相。     

Ni-12 mass%Si过共晶的凝固特性及晶体生长机理北大核心CSCD

研究了Bridgman定向凝固技术制备的Ni-Si过共晶自生复合材料在不同凝固阶段时的组织特征、相的析出特征以及相组成。探讨了Ni-Si过共晶复合材料的晶体生长机制以及退火温度对亚稳相的影响。结果表明:未定向凝固时的组织呈树枝晶组织,定向凝固初始阶段组织相对粗大,随着热流逐渐趋于稳定,晶体沿最优生长方向生长,组织相对细小且生长稳定。非平衡凝固时Ni-Si过共晶组织包括α-Ni基体相,Ni-Ni_3Si共晶相和Ni_(31)Si_(12)亚稳相,亚稳相Ni_(31)Si_(12)的存在使Ni-Si过共晶合金的硬度增加,脆性增加。1100℃退火保温30 min后得到的显微组织中亚稳相Ni_(31)Si_(12)明显减少。Ni-Si过共晶组织中Ni相为非小平面相,Ni_3Si相和Ni_(31)Si_(12)相为小平面相。     

Yb和Si对Al-Zr合金析出行为的影响及作用机制

采用显微硬度、电导率测试、扫描电镜及三维原子探针等测试手段研究了Al-ZrYb、Al-Zr-Si和Al-Zr-Si-Yb合金的时效析出行为以及Yb和Si的作用机制。结果表明,同时添加Yb和Si能明显提高Al-Zr合金的析出强化性能,两者均可加速Al-Zr合金时效析出,但作用机制不同。时效初期Yb在α-Al中优先扩散,形成Al_3Yb作为Zr析出的异质核心,加速Zr的析出,形成核壳结构的复合析出相Al_3(Zr_(1-x)Yb_x)。Si可以提高Zr在Al基体中的扩散速率,因此添加Si后合金中Al_3Zr的时效析出孕育期缩短,析出相长大速率增大,但同时合金抗粗化能力下降。此外,Si的加入大大降低了Yb在Al基体中的固溶度。因此尽管Yb仍然倾向于偏聚在析出相中心,但原子分数仅约1%,Zr在析出相中几乎均匀分布,Si在基体/析出相界面处略有偏聚,析出相(Al,Si)_3(Zr_(1-x)Yb_x)总体上不呈现核壳结构。     

Al-Si共晶对Mg-12Li合金微观组织及性能的影响

对比分析了添加Al和Al-Si共晶的Mg-12Li合金铸态及轧制态的组织和性能,研究Al-Si共晶对合金组织性能的影响。结果表明,当加入Al-Si共晶后,Mg-12Li-3(Al-Si)组织中开始有白色析出物（脆性相Mg2Si）析出,形成的中间化合物依次为AlLi、MgLi2Al、Mg2Si。该合金抗拉强度为230 MPa,伸长率为25.5%,性能接近添加了RE的镁锂合金,成本得到明显的降低。当Al-Si共晶量达到6%时,合金的力学性能会下降。     

快速凝固过共晶铝硅合金粉末的形貌与显微组织

采用快速凝固气体雾化工艺制备Al-27%Si合金粉末,研究合金粉末形貌和热处理对组织的影响,利用X射线衍射仪和显微硬度计等对Al-27%Si合金粉末中硅相的析出与长大进行表征。结果表明:快速凝固Al-27%Si合金粉末由基体α(Al)相、块状β-Si相和枝晶状共晶硅相组成;经热处理后,β-Si相发生粗化,共晶硅相逐渐转变为块状相且发生粗化;在500℃下加热保温后,α(Al)相和β-Si相的衍射峰强度随时间延长而增大,α(Al)相衍射峰向低角度偏移;合金粉末显微硬度在500℃下加热,初期有下降趋势,但随时间延长,不再下降,而是维持相对稳定。     

固溶处理对快速凝固过共晶铝硅合金组织性能的影响

利用单辊旋转甩带法制备快速凝固铝硅合金薄带,并对其进行固溶处理,研究了不同固溶热处理工艺对合金组织和性能的影响.结果表明,快速凝固使Si相的形核和析出受到抑制,α相领先析出;与铸态组织相比,过共晶成分的铝硅合金经快速凝固后得到微纳米级亚共晶组织,且在随后的固溶处理过程中,随着保温时间的延长,Si元素从基体中脱溶析出并逐渐聚集长大,形成细小的Si颗粒均匀分布于基体之上.在480℃下保温100 min并水淬,经自然时效96 h后,Si相颗粒细小且圆整度高,合金硬度(HV)达到最高值241.67.     

稳定化处理对Al-Si合金疲劳性能的影响

研究了稳定化处理对Al-Si合金疲劳性能与组织的影响。对稳定化处理后Al-Si合金进行高温(350℃)旋弯疲劳试验,观察合金材料的疲劳断口、显微组织与析出相。结果表明:稳定化处理后,Al-Si合金高温疲劳寿命比T6态处理的合金提高了4倍以上;合金组织中,初晶Si圆整化程度提高,长条状的共晶Si颗粒化,均匀弥散分布在基体中,合金塑性提高了1倍以上;稳定化处理后,基体中弥散析出大量细小的Al_2Cu相,阻碍位错运动,从而提高了Al-Si合金疲劳寿命。     

Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr合金均匀化退火工艺研究

采用光学显微镜(OM)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等分析方法研究了Al-Mg-Si-Cu-Mn-Cr合金铸锭的均匀化退火工艺。试验结果表明,该合金铸态组织中存在大量的非平衡低熔点共晶相,其初始熔化温度为574℃;合金铸态组织相组成包括α-Al、Mg2Si、Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2及少量含Cu相;随着均匀化退火温度的升高和保温时间的延长,低熔点共晶相逐渐溶入基体;该合金铸锭适宜的均匀化退火工艺制度为560℃(4h～6 h)。     

A356铝合金的凝固组织特征对固溶处理工艺的影响（英文）

为了提高性能且降低成本,设计末端激冷的砂型铸造实验,研究A356铝合金的凝固组织随冷却速率的演化特征以及不同凝固组织对后续固溶处理过程的影响。实验结果表明:初生相α(Al)的二次枝晶间距、共晶Si的尺寸以及Al-Si共晶体积分数随冷却速率的提高而减小。经过540℃固溶处理1 h后淬火,当冷却速率为2.6 K/s时,共晶Si完全球化;当冷却速率为0.22 K/s时,共晶Si发生部分球化;当冷却速率为0.22和0.12 K/s时,仅共晶Si的边缘发生钝化。同时,当冷却速率为2.6 K/s时,合金具有最大的显微硬度。由此可见,经过高冷却速率凝固后,细化的共晶Si更容易发生球化,从而在给定固溶温度条件下,降低了固溶处理所需要的时间,即降低了生产成本。     

Al-Zn-Mg-Zr合金铸锭的均匀化

采用差示扫描量热分析确定Al-Zn-Mg-Zr合金均匀化处理温度和过烧温度,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和透射电镜研究合金铸锭均匀化过程中显微组织的演化,探索该合金的均匀化热处理工艺,研究铸锭均匀化动力学过程,并利用菲克定理构建均匀化动力学方程。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Zr合金由α(Al)固溶体、固溶了Cu元素的η-Mg Zn2相和非平衡共晶相T-Mg32(Al,Zn)49组成。随着均匀化温度的升高和时间的延长,非平衡共晶相溶入基体,晶内有弥散Al3Zr粒子析出,该合金的最佳均匀化热处理工艺为470℃退火16 h。     

固溶处理对挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金显微组织及硬度的影响

研究了固溶处理温度和固溶处理时间对挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金显微组织及硬度的影响。结果表明:固溶处理后合金的显微组织得到明显改善,硬度大幅度提高。随着固溶温度的增加,共晶Si相逐渐粒化,合金的布氏硬度值逐渐增加,当固溶温度为525℃时,共晶Si相形貌相对圆整,合金具有最大布氏硬度值;随着固溶时间的延长,合金显微组织中的共晶Si相发生熔断、粒化、粗化现象,合金的布氏硬度呈现先上升后下降的趋势,当固溶时间为6 h时,合金的布氏硬度达到最大值HB 124。试验得到的挤压铸造Al17.5Si4Cu0.5Mg0.1Mn合金的最佳固溶处理工艺为525℃,保温时间为6 h。