热处理对挤压铸造SiC_p/ZL101铝基复合材料组织与性能的影响

通过半固态机械搅拌法和近液相线法制备了SiC_p(μm级)质量分数为3%的ZL101铝合金半固态坯料,对坯料二次加热后挤压获得SiC_p/ZL101铝基复合材料。研究了固溶和时效处理对复合材料显微组织和性能的影响。结果表明,挤压铸造制备的SiC_p/ZL101复合材料显微组织由近球形的α-Al、长条状的共晶Si组织,以及多边形的SiC颗粒组成。经过固溶处理后,共晶Si转变为近球状;时效处理后,基体和第二相界面的析出相数量增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320 MPa、244 MPa和6.91%,显微硬度(HV)为114,复合材料的断裂形式由微孔聚集型断裂转变为准解理断裂。     

ZL101合金激光熔凝强化处理

采用5 kW CO2激光器对ZL101合金表面进行激光熔凝强化,用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对熔凝层与铝合金基体的界面结合区的组织结构和显微硬度进行分析。结果表明,重熔后的ZL101显微组织分为熔凝区、热影响区和基体。熔凝区与基体相比,组织明显细化,共晶Si由针条状变为细小颗粒状。表面熔凝区的硬度较基体提高了20%。     

Mullite/ZL101复合材料的组织及时效特性

用挤压铸造制备Mullite/ZL101复合材料。用光学显微镜及透射电镜（TEM）观察复合材料及其基体合金的微观组织，用硬度测试及差示扫描量热仪研究Mullite/ZL101复合材料及其基体合金的时效特性。结果表明：采用挤压铸造法可获得复合良好的Mullite/ZL101复合材料，Mullite纤维对ZL101合金有明显的强化作用；在整个时效过程中，复合材料的时效硬度明显高于基体合金，纤维的引入没有改变基体合金时效析出序列，对低温下由空位扩散控制的SSS－GP反应无明显的抑制作用；复合材料中β″析出反应的峰值温度及活化能较基体合金的低，时效硬化过程得到一定程度的加速。     

ZL102铝合金抛光机扣环断裂分析

应用扫描电镜、金相显微镜等对ZL102合金抛光机扣环的断裂进行了断口观察和显微组织分析.结果表明,扣环试样显微组织是由α-Al相、粗大针状的共晶Si相、块状的初生Si相以及少量的骨架状T1(Al7Fe2Si2)和细针状T2(Al5FeSi)富Fe相组成.合金断口表面有许多位向不同的解理刻面,其中的裂纹以穿晶方式解理断裂且存在舌状花样、解理台阶等脆性断裂特征.过多的脆性富Fe相、铸造疏松、夹杂物等削弱了扣环的晶界结合力,导致合金脆性断裂.     

ZL101非树枝晶名合金加热时的晶粒长大动力学分析

根据ZL101非树枝晶铝合金在575℃,578℃加热时的组织变化,分析了在等温处理时的晶粒长大动力学。在共晶温度以下保温时,初生相α－Al的长大较慢,晶粒长大因子为2．9,Si颗粒通过共晶相的部分熔化凝聚粗化。在共晶温度以上保温时,初生相α－Al晶粒迅速长大,晶粒长大因子为1．5,共晶相区域缩小,Si颗粒进一步粗化。     

稀土元素Nd变质对ZL101铝合金的显微组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、万能试验机和差热分析仪研究了Nd变质对ZL101铝合金的组织与力学性能的影响。结果表明:变质后的ZL101合金的显微组织中粗大的α-Al转变成细小的晶粒,共晶Si组织由粗大的针状或板条状细化为纤维状。变质合金中形成了一种亚微米级的富Nd金属间化合物。当ZL101合金中的Nd含量达到0.5%时,合金的综合力学性能达到最优,其中极限抗拉强度和伸长率分别达到178 MPa和5.6%。ZL101合金经过稀土元素Nd变质后,其断裂方式由未变质时的混合型断裂方式转变为韧性断裂。ZL101-0.5%Nd合金的共晶转变温度达到573.8℃,较未变质合金提高了2.8℃,导致合金的过冷度增加,从而有利于获得细小的共晶组织。     

振幅对消失模-熔模铸造ZL101A合金组织和性能的影响

将机械振动应用于消失模-熔模铸造ZL101A合金的凝固过程,探讨了振幅对消失模-熔模铸造ZL101A铝合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,未振动时,α-Al初生相和共晶Si分别呈粗大树枝晶和长杆状,其性能较低。施加机械振动后,随着振幅增大,组织和力学性能改善效果显著。当振幅为1.0mm时,α-Al初生相呈细小等轴状,共晶Si为细小的短杆状均匀分布。相比未振动时,初生相的晶粒尺寸和二次枝晶臂间距分别减小了39%和19%,形状系数提高了262%;共晶Si的长度、宽度和长宽比分别减小了45%、6%和42%;合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别提高了35%、21%、60%和9%。     

ZL109铝硅合金CO_2激光焊接头组织与性能

采用CO2激光器在无填充金属的条件下对ZL109铝硅合金进行焊接,研究了焊接接头的微观组织与力学性能.结果表明,焊缝组织由胞状枝晶和树枝晶组成,焊缝物相主要是α-Al,Si和Mg2Si.焊缝显微硬度高于热影响区和母材,当焊接速度为3.0m/min,其平均值为125HV0.05.热输入对接头力学性能有显著的影响,随着热输入的增大,接头抗拉强度和断后伸长率均先增加后降低,当热输入为44J/mm时,接头抗拉强度和断后伸长率值最高(121.2MPa,4.3%),断裂发生在热影响区,断口表面具有脆性断裂特征.     

正交试验法在ZL101A复合变质工艺中的应用

运用正交试验法,研究了加入Al-Sb中间合金+Te复合变质工艺对ZL101A抗拉强度的影响。结果表明,变质处理后,ZL101A合金的抗拉强度显著提高,其组织中α-Al相得到细化,共晶Si相由针、片状转变成短纤维状、颗粒状,合金抗拉强度提高到320 MPa以上。     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

机械振动制备ZL101铝合金半固态浆料的工艺优化

为获得机械振动制备亚共晶Al-Si铝合金半固态浆料的最佳工艺,以ZL101铝合金为研究对象,运用正交试验方法分析不同工艺参数对亚共晶Al-Si铝合金半固态组织的影响。结果表明:保温温度605℃,振动频率41.7 Hz,振动时间3 min时,制备的ZL101铝合金半固态浆料的组织最佳。     

ZL101A铸造缺陷焊接修补可行性探讨

通过对不同热处理状态下ZL101A材料的焊接试验，并测其力学性能，确定材料焊接修补时的焊丝选用，以及热处理工艺对焊接修补工件的影响程度，进而明确ZL101A材料铸造缺陷的焊接修补工艺措施。     

不同变质剂对ZL101合金共晶硅粒状化的影响

利用ＩＢＡＳ－１型图像分析仪，研究了不同变质剂处理的ＺＬ１０１合金在热处理时共晶硅的粒状化效果，结果表明：变质可有效地促进共晶硅的粒状化，不同的变质剂对ＺＬ１０１合金共晶硅粒状化的作用是不同的，按促进共晶硅粒状化能力的大小顺序排列为：复合变质〉Ｎａ或Ｓｒ变质≥Ｓｂ变质。     

稀土Ce变质对ZL101合金铸态组织和性能的影响

研究了稀土Ce对ZL101合金的变质作用.结果表明.在两种变质温度690℃和750℃下,合金的显微组织和力学性能都有较明显的变质效果.但在690℃下变质,Ce添加量为0.1%时,组织上共晶Si由未变质的针片状变为短棒状、球状.初生α(Al)由树枝状变为等轴状,晶粒显著细化;力学性能提高幅度更大,变质效果最好,其抗拉强度为181.7MPa、屈服强度为109.36MPa、伸长率为4.38%,比未变质时分别提高17.35%、22.12%、15.26%.     

ZL101合金的变质

采用扫描电镜, 对ZL101合金的Sr变质效果与保温时间、 Sr含量及晶粒尺寸的关系进行了研究. 结果表明 ZL101共晶硅的Sr变质具有长效性, 且达到最佳变质效果前有一时间间隔;加入的Sr量有一临界值, 超过此值, 变质效果变化不明显; 若共晶硅越细小, 变质效果则越好, 达到最佳变质效果的时间也随之缩短.     

稀土La＋Sr复合变质对ZL101A合金组织的影响

研究了稀土La Sr复合变质对ZL101A合金共晶硅形状的影响.分析了复合变质剂加入量、变质温度、保温时间和冷却速度对合金组织的影响.结果表明,当Sr加入量为0.015%时,加入0.2%的La即可达到很好的变质效果,显著减少了稀土用量.另外,复合变质不但解决了Sr的潜伏期问题,而且还使ZL101A合金在变质时对温度的敏感性降低,在720℃就可完全发挥变质作用.复合变质后,晶粒能够细化到0.5 mm,比单一稀土细化效果更好.同时得出,冷却速度越快变质效果越好.     

稀土La对ZL101合金的变质研究

采用光学金相研究分析手段,研究了稀土La对ZL101合金的变质效果和变质机理.实验发现,加入Al-La,ZL101合金可获得理想的变质和细化效果,共晶Si呈短纤维状,α-Al晶粒变得细小.最后探讨了变质机理.     

复合变质ZL101合金断裂韧性

研究了复合变质ＺＬ１０１合金的断裂韧性,对其机理进行了分析。结果表明,采用复合变质处理ＺＬ１０１合金可获得ＫＩＣ＝７５．８ｋｇ·ｍｍ－３２较高的断裂韧性。     

ZL101/SiCp复合材料制备及其缺陷分析

对于高增强体含量的复合材料,其材料的致密性显得尤为重要,本文采用冷等静压结合热等静压的方式制备SiCp/Al复合材料克服了这个困难,实现净成形,具有工艺简单等优点,使用180#α-SiC颗粒作为增强体,体积分数为20%,同时采用ZL101铝粉作为基体,其中采用冷等静压方法能制备出冷坯料材料的理论密度可达75%,后续采用热等静压制备出的碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有致密性良好,颗粒分布均匀,无明显的聚集现象。同时结合SEM和EDS对界面的分析表明碳化硅颗粒增强铝基复合材料产生的缺陷主要是增强体碳化硅颗粒和铝基体结合的界面处有细小的气孔存在,使材料的有效承载面积减小,最终导致材料破断。初步分析了复合材料微缺陷产生的机理。界面处反应生成的界面相对于复合材料的影响。     

ZL101铝合金半固态微挤压流动性实验研究

从微塑性成形技术入手,结合半固态金属良好的成形性能,对半固态金属ZL101铝合金进行正挤压成形实验研究,探讨了半固态金属微成形流动性性能,分析比较了温度、挤出直径、工作带对金属流动性的影响.实验结果表明:微成形条件下,半固态成形可以大大降低挤压载荷;半固态微成形出现了类似尺度效应的现象;工作带越小,挤出长度越长.