Sr变质对铸造Al-Si-Mg合金组织与性能的影响

采用扫描电镜、拉伸试验机和激光导热仪,研究了Sr变质处理对Al-3.2Si-0.8Mg合金显微组织、铸造流动性、力学性能与导热系数的影响。结果表明,随着Al-10Sr合金添加量的增加,共晶Si逐渐细化,Al-3.2Si-0.8Mg合金的铸造流动性、抗拉强度、伸长率和导热系数逐渐提高。当Al-10Sr合金添加量为0.4%时,Al-3.2Si-0.8Mg合金的铸造流动性试样长度为922mm,抗拉强度和伸长率分别为243MPa和11.3%,导热系数为187.6W/(m·k),与未变质处理相比,Al-3.2Si-0.8Mg合金的铸造流动性提高了8.2%,抗拉强度和伸长率分别提高了3.8%和11.9%,导热系数提高了3.1%。     

晶粒细化对Al-Mg-Si-Cu合金组织与性能的影响

采用铝钛硼细化剂对Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu合金进行晶粒细化,研究了晶粒细化对Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu合金组织与性能的影响。结果表明:随着铝钛硼细化剂添加量的逐渐增加,Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu合金的晶粒逐渐细化,合金的抗拉强度和伸长率逐渐提高。当铝钛硼细化剂添加量增加至0.5%时,Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu合金被细化为37μm的等轴晶,合金的抗拉强度为243MPa,伸长率为10.5%,与未添加铝钛硼细化剂相比,此时合金的抗拉强度提高了43%,伸长率提高了90.9%。     

Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响

研究了Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响。结果表明：添加微量的Al-5 Ti-1 B细化剂可使7075铝合金的铸态组织从粗大的枝晶细化为细小均匀的等轴晶,随着Al-5 Ti-1 B细化剂添加量的逐渐增加,7075铝合金的晶粒平均直径逐渐减小,抗拉强度和伸长率逐渐提高。当添加0．3％的Al-5Ti-1B细化剂时,7075铝合金被细化为平均直径44．7μm的等轴晶,抗拉强度和伸长率分别提高至311 MPa和4．1％,与未添加Al-5 Ti-1 B细化剂相比,7075铝合金的晶粒平均直径下降了64．3％,抗拉强度和伸长率分别提高了13．1％和45．4％。     

杆状Al-5Ti-1B中间合金的组织形貌及对铝合金晶粒细化效果研究

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段对比分析了四个不同厂家生产的Al-5Ti-1B杆状晶粒细化剂的化学成分、组织及对铝合金的细化效果。结果表明,1#杆状Al-5Ti-1B晶粒细化剂成分达到YS/T447.1-2011标准中A等Al-5Ti-1B中间合金的要求,与其他三种Al-5Ti-1B晶粒细化剂相比具有最优的晶粒细化效果。     

Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金铸态显微组织的影响

研究了Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金铸态显微组织的影响。结果表明:添加微量的Al-5Ti-1B细化剂,可使2024铝合金的铸态显微组织从粗大的枝晶细化为细小均匀的等轴晶。随着Al-5Ti-1B细化剂添加量的逐渐增加,2024铝合金的晶粒进一步细化。并且Al-5Ti-1B细化剂对2024铝合金的晶粒细化作用具有响应时间短、持续时间长的特点。     

Al-5Ti-1B细化剂对7050铝合金晶粒尺寸和热裂敏感性的影响

利用金相分析、扫描分析、热裂敏感性评估试验等方法,研究了Al-5Ti-1B细化剂对7050铝合金铸态晶粒细化的作用及铸造过程中热裂敏感性的影响。结果显示,随Al-5Ti-1B添加量的增加,7050铝合金铸态晶粒由粗大不规则的枝晶逐渐变为细小等轴晶,特别是从不添加到添加少量细化剂时细化效果更明显。经热裂敏感性评估,7050铝合金的热裂敏感性随细化剂的加入量增加而下降,说明晶粒细化可以改善合金铸造时的热裂缺陷。论文从晶粒细化对熔体流动、凝固收缩、应变集中等方面的影响解释了相关的机制。     

Al-5Ti-B晶粒细化剂细化温度对铝合金细化效果的研究

通过Al-5Ti-1B晶粒细化剂细化温度试验,分析了Al-5Ti-1B晶粒细化剂不同细化温度对A356铝合金金相组织的影响,得出了最佳铝合金金相组织的Al-5Ti-1B晶粒细化剂细化温度。     

Al-5Ti-B细化剂对ZA4-1合金微观组织和力学性能的影响

用离心铸造方法制备ZA4-1合金铸件,借助扫描电镜、金相显微镜和万能试验机研究Al-5Ti-B细化剂含量对ZA4-1合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:ZA4-1合金中加入含量为0.01%~0.04%的Al-5Ti-B细化剂能够有效细化晶粒,随着细化剂含量增加,细化效果下降。本实验中获得Al-5Ti-B细化剂最佳含量为0.02%。当Al-5Ti-B细化剂含量为0.02%时,合金组织出现等轴晶粒,延伸率提高至3%,但抗拉强度降低了28%,在拉伸实验过程中,试件几乎没有出现颈缩现象,而是直接发生脆性解理断裂。相比未加入细化剂的合金,解理面变小,解理台阶增多,出现较多的撕裂岭和裂纹,还出现了部分小的韧窝,提高了合金的塑韧性;当Al-5Ti-B细化剂含量增加到0.04%时,晶粒的大小又有增大的趋势,合金晶粒细化效果降低,抗拉强度有小幅增加,金相显微镜观察到晶界处有较多的共晶组织析出,共晶组织的出现降低了ZA4-1合金的强度,并且出现脆性相富集于晶界处,形成缺陷,使合金的塑性降低。     

Al-5Ti-1B合金的有效形核相与晶粒细化机制

Al-5Ti-1B合金是铝及铝合金的高效晶粒细化剂,可显著改善铝及铝合金的加工性能,提高铝材的质量,但Al-5Ti-1B合金对纯铝及铝合金的晶粒细化机制目前尚未研究清楚。本文分别采用Al-5Ti-1B,Al-10Ti,Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,通过比较TiAl3,TiB2和AlB2对铝晶粒的细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜,研究了Al-5Ti-1B合金的有效形核相和晶粒细化机制。结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相。单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相。Al-5Ti-1B合金细化铝晶粒的机制为:TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,一部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用。剩余Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒起到晶粒细化作用。     

La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金组织性能的影响

采用金相显微镜、涡流导电仪和拉伸试验机,研究了La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金组织、导电性能和力学性能的影响.结果表明:添加微量的La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金可起到晶粒细化和净化作用,提高Al-0.75Mg-0.6Si合金的导电性能和力学性能.随着La、Ce混合稀土添加量的增加,Al-0.75Mg-0.6Si合金铸态组织晶粒逐渐被细化,电导率、抗拉强度和伸长率逐渐提高.当La、Ce混合稀土添加量为0.5!时,Al-0.75Mg-0.6Si合金的电导率为55.7!IACS,抗拉强度和伸长率分别为236 MPa和16.7!,与未添加La、Ce混合稀土相比,Al-0.75Mg-0.6Si合金的电导率提高了5.69!,抗拉强度和伸长率分别提高了11.32!和15.17!.     

球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

电磁搅拌对Al-5Ti-1B的显微组织与晶粒细化能力的影响

在中间包对Al-5Ti-1B熔体施加电磁搅拌,然后连续铸挤成Al-5Ti-1B丝,研究了电磁搅拌对Al-5Ti-1B的显微组织与晶粒细化能力的影响,结果表明:电磁搅拌能够阻止TiB2粒子的团聚和沉淀,改善TiB2粒子的分布均匀性,提高Al-5Ti-1B的晶粒细化能力.Al-5Ti-1B的Ti、B元素含量分别为5.08%和1.02%,TiB2粒子平均尺寸为0.74μm,TiAl3相平均尺寸为15.7μm.添加0.2%的Al-5Ti-1B后保温2 min,可使纯铝晶粒从2 800μm细化至68μm,保温120 min,晶粒未见长大.     

冷却速度对Mg-9Gd-3Y合金铸态组织与性能的影响

采用KLCOM100型温度记录仪测定砂型、金属型、水冷金属型和液氮冷却金属型在凝固阶段的平均冷却速度,采用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析冷却速度对GW93(Mg-9%Gd-3%Y-0.5%Zn-0.5%Zr,质量分数)镁合金铸态显微组织、相组成和力学性能的影响,寻求合金的α(Mg)晶粒尺寸、硬度、抗拉强度及延伸率与凝固冷却速度的定量关系。研究结果表明:GW93合金在砂型铸造条件下凝固冷却速度约为0.8℃·s-1,在液氮冷却金属型条件下,凝固冷却速度可达19.2℃·s-1。GW93室温金相组织的主要相是α(Mg),M24(Y Gd)5和Mg(Gd Y)5。随着冷却速度的提高(0.8~19.2℃·s-1),α(Mg)等轴晶明显细化,第二相尺寸明显减小,分布更均匀,非平衡相Mg3Gd增多。砂型铸造条件下XRD分析未检测到Mg3Gd相,可见对GW93合金,砂型铸造条件下已接近平衡凝固。α(Mg)等轴晶尺寸(D)与凝固冷却速度(v)的关系归纳为D=46.139v-1/3;随着冷却速度的提高,合金抗拉强度、断后伸长率和硬度也明显提高,抗拉强度Rm与冷却速度的关系归纳为Rm=9.6-4.1/(1+exp((v-8.4)/4.9))。     

TiH_2粉末制备钛合金的组织与力学性能

以TiH_2粉末为原料,分别在1 100、1 150和1 200℃进行真空烧结,制备粉末冶金纯Ti以及Ti-6Al-4V与Ti-5Al-2.5Fe合金,研究烧结温度对合金密度、微观组织和力学性能的影响。结果表明:随烧结温度升高,钛和钛合金的密度均逐渐提高,拉伸性能明显提升。在1 200℃真空烧结后,纯Ti的相对密度达98.1%,抗拉强度和伸长率分别为501 MPa和11.3%;Ti-6Al-4V的相对密度为96.2%,抗拉强度和伸长率分别为968 MPa和8.1%;Ti-5Al-2.5Fe的相对密度为96.2%,抗拉强度和伸长率分别为867 MPa和6.7%。这3种材料的拉伸断口均出现大量韧窝,为韧性断裂的断口特征。以TiH_2粉末为原料制备的钛合金强度和伸长率均达到钛合金的标准性能要求。     

Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y高温合金组织和力学性能研究

借助扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸测试等手段,研究了Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y高温合金显微组织、物相组成和力学性能。结果表明:Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y合金中生成的无序β相能够有效提高合金材料的耐高温性能;热等静压及均匀化处理提高了合金的致密度。合金在室温下的抗拉强度是583 MPa,具有平整的拉伸断口形态及脆性穿晶解理断裂特征。当拉伸测试温度从室温逐渐升至760℃时,合金的抗拉强度持续下降,合金伸长率则逐渐上升,属于脆性断裂特征。     

稀土元素Sm对Mg-Zn-Y合金组织结构和力学性能的影响

制备了Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr-xSm(x=0,1,2,3)系列合金,研究了稀土元素Sm对Mg-6Zn-1.5Y-0.8Zr合金组织结构和力学性能的影响.通过金相显微镜、扫描电镜、EDS、XRD等观察和分析了合金的微观形貌和组织结构,测量了合金抗拉强度、屈服强度和伸长率等力学性能.结果表明:合金中添加稀土元素Sm后晶粒有了明显的细化,随着Sm元素含量的增加,晶粒细化效果更为明显;通过XRD分析,添加Sm元素后,合金中并没有出现新的含Sm的物相,通过扫描电镜和EDS分析表明,合金中加入的Sm置换了部分Y,形成了Mg3( SmY)2 Zn3,Mg3( SmY) Zn6的相结构,Sm元素对Y的置换主要出现在Mg3( SmY) Zn6结构当中,在Mg3 (SmY) Zn6相结构出现较少;力学性能测试结果表明,随着Sm含量增多,合金晶粒细化,细晶强化作用明显,合金屈服强度逐渐增大,而抗拉强度和伸长率在Sm含量为2％时达到最大,比未添加Sm元素时提高约15％以上.     

镁对过共晶铝铁合金组织形貌的影响

针对普通熔铸条件下过共晶Al-Fe合金初生富铁相严重割裂基体、恶化合金性能的问题,采用元素Mg对过共晶Al-5%Fe合金进行变质细化处理,Mg以Al-10%Mg中间合金形式加入。借助光学显微镜等分析了Al-10%Mg中间合金晶粒细化剂加入量和熔体保温时间对过共晶Al-5%Fe合金微观组织形貌及性能的影响。试验表明:在过共晶Al-5%Fe合金中加入Al-10%Mg中间合金细化剂,当加入量为1.2%、保温时间90min时,细化效果较好,Al-5%Fe合金中初生A13Fe相由未添加细化剂时的粗大板条状变为花朵状和颗粒状,并且尺寸明显减小,从而显著提高材料的强度和塑性。     

半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织与力学性能

采用超声辅助半连续铸造工艺制备直径310mm的Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭,利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和拉伸试验机,研究了半连续铸造Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭的显微组织与力学性能。结果表明:超声辅助半连续铸造工艺可以细化铸锭的α-Al晶粒和第二相,提高铸锭的拉伸力学性能。超声波功率越大,铸锭的α-Al晶粒和第二相越细小,分布越均匀,铸锭的拉伸力学性能也越高。当超声波功率为210 W时,铸锭的抗拉强度为29.4MPa,伸长率为12%,与未施加超声波的铸锭相比,超声辅助半连续铸造铸锭的抗拉强度提高了6%,伸长率提高了31.3%。     

Al-Ti-B对A356铝合金组织和性能的影响

利用Al-5Ti-1B直接变质和细化A356铝合金原铝液,然后观察金相显微组织和测试抗拉强度、延伸率。通过对比变质与未变质的组织性能,分析了Al-5Ti-1B的变质效果,当添加0.65%Al-5Ti-1B时,组织得到明显细化,综合力学性能好。     

钆和钬变质对铝-硅-镁合金铸态组织的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X-光衍射仪研究了稀土Gd、Ho变质对Al-7Si-0.4Mg铸造铝合金显微组织的影响。研究结果发现,Gd、Ho变质具有细化初生α-Al晶粒以及对共晶硅变质的作用。添加Gd、Ho可在铸态合金中形成GdAl2Si2和HoAl3化合物,但Ho形成HoAl3化合物的能力最强,综合考虑添加0.1%(质量分数)Gd可以作为该铝合金的细化剂,而Ho由于形成较多高熔点化合物,不适合用作该合金的变质剂或细化剂。