富铁相形态对电磁净化效率的影响

研究了Al-2％Fe初生富铁相形貌的改变对电磁分离效率的影响。以Mn作为变质剂来改变富铁相形态，当摩尔比Mn／Fe=1．3～1．5时，富铁相由针状转变为规则的块状或球状。分别在变质前后进行电磁分离试验，并且分析了试样不同部位的微观组织，试验表明：变质后，富铁相的形貌有利于在熔体中迁移，并且电磁净化的效率比变质前提高了20％，可达到90％以上。     

富铁相形态对电磁净化效率的影响

研究了Al-2?初生富铁相形貌的改变对电磁分离效率的影响.以Mn作为变质剂来改变富铁相形态,当摩尔比Mn/Fe=1.3～1.5时,富铁相由针状转变为规则的块状或球状.分别在变质前后进行电磁分离试验,并且分析了试样不同部位的微观组织,试验表明:变质后,富铁相的形貌有利于在熔体中迁移,并且电磁净化的效率比变质前提高了20%,可达到90%以上.     

Al-Si合金变质元素及其交互作用

铸造Al-Si合金具有轻量化、流动性好、气密性好、收缩率小和热膨胀系数低等优点,已成为铸造业中最受重视的结构材料之一。铸造Al-Si合金的力学性能主要取决于组织中的α-Al相、共晶硅、初生硅、金属间化合物、缺陷以及它们的形态、尺寸和分布,其中硅相和富Fe相的形貌、尺寸及分布对合金性能的影响尤为显著。未变质的Al-Si合金中针片状共晶硅和针状β-Fe相严重割裂基体,粗大块状初生硅和针片状共晶硅尖端和棱角部位产生应力集中,导致合金的性能尤其是塑性、强度和耐磨性显著降低。此外,硬脆的粗大初生硅还会加快机加工刀具的磨损,加工后零部件的表面光洁度也较差,无法满足实际生产的需要。快速凝固、电磁搅拌、超声处理、机械振动等特殊工艺技术虽然可以在一定程度上改善铸造铝硅合金的微观组织和性能,但是都需要专门的设备和特殊的条件,使其应用受到限制。变质处理不需要任何特殊设备,只需添加少量变质元素,就可以实现对其中α-Al相、共晶硅、富Fe相、细化初生硅等的有效调控,具有成本低、方法简单、效果显著等特点,已成为改善Al-Si合金组织、提高性能最有效的途径。然而,各变质元素的变质机理及它们之间的交互作用极其复杂,如何充分发挥各变质元素及它们之间积极的交互作用是当前的研究热点。近年来对单一变质元素的变质作用机理和效果的研究进展迅速,先后发现了Na、Sr、Sb、P、Ti、Mn和RE等都对铸造铝硅合金有一定的变质作用,并且对它们的变质时效性以及经济性都有了充分的认识。与此同时,也有许多研究者开始关注多元素的交互变质作用并在Sr-X、P-X、Mn-X、Ti-X等二元交互变质方面取得了重要的成果,使变质技术更加经济、有效和灵活。本文综述了铸造Al-Si合金常用单一变质元素的特点、变质作用机理和局限性,系统归纳了Sr、P、Ti、Mn和RE与其他元素间的交互作用规律,筛选出具有协同变质作用的二元/多元变质元素交互作用对,以期为深入探究二元/多元变质元素交互作用的机理,开发更高效、多样、绿色的复合变质剂及变质处理方法提供参考。     

Fe-Cr-C系硬面合金及其硬质相的研究进展

针对工件表面的磨损破坏,常通过熔覆、喷涂等手段,在失效位置得到高耐磨性的硬面合金层来进行修复强化。该方法不仅经济方便,还可有效提高工件服役寿命。在表面修复工艺中,硬面层的成分选用极为重要。Fe-Cr-C系硬面合金即一类典型的Fe基表面修复材料,目前正广泛应用于各类工矿耐磨部件的表面修复及强化中,与其他成分的硬面合金相比,它具有几大显著优势:(1)成本低廉;(2)强度、韧度、耐磨性优异且较平衡;(3)性能可调节范围广,能满足于多种磨损工况的修复强化。 传统的Fe-Cr-C系硬面合金主要依靠其凝固时产生的M₃C、M₂₃C₆、M₇C₃、高碳马氏体等几种高硬度物相来获得一定的耐磨性。然而在实际磨损工况中,通常会出现硬度更高的SiC、Al₂O₃等磨料,且近年来,随着各种高新技术的竞相出现,大量机械设备规格的转型升级成为大势所趋,这使得各类耐磨部件需要满足于更为苛刻的服役条件。因此,Fe-Cr-C系硬面合金的耐磨性有待进一步改善。 针对这一问题,目前国内外的研究焦点多集中于合金微观组织调控,尤其是硬质相的引入及其尺寸形态改善等,且取得了一系列可观的成果。在硬质相引入方面,探索出各有优缺点的两种引入手段——原位合成法与外界加入法。其中,原位合成法一方面可在熔池反应中得到高热力学稳定性的陶瓷硬质相,另一方面也可在一定程度上强化合金组织。然而,由于熔池高温停留时间短,某些高熔点硬质相生成效率较低。虽外界加入法可有效解决这一问题,但是也需注意硬质相溶解烧损、硬质相与基体界面稳定性差等现象;在硬质相形态控制方面,不少学者探索出合金成分、熔覆制备工艺对硬质相含量、尺寸形态、生长方向的影响。对于合金成分,调整Cr和C的质量比(以下均简称为Cr/C值)或增加C含量可提高碳化物的体积分数,适量合金元素的添加也可通过异质形核作用细化硬质相;在熔覆工艺方面,提高焊后冷却速率可抑制合金凝固初期C原子的扩散,使初生M₇C₃碳化物呈细小及高密度形态,控制焊后热梯度方向也可使M₇C₃垂直于堆焊面生长。此外,在焊接熔池中适当引入磁场也可诱导液态金属的一次枝晶臂分离,增加碳化物的形核质点,从而起到细化组织的作用。 基于近年来的最新研究成果,本文归纳了Fe-Cr-C系硬面合金中硬质相调控的研究进展。首先介绍了合金的凝固行为与组织结构,然后着重综述了硬质相的引入方式、形态控制手段,最后对Fe-Cr-C系硬面合金未来可能的发展趋势提出见解,并围绕硬质相拟定了潜在的研究方向,以期为进一步改善Fe-Cr-C系硬面合金的耐磨性提供参考。     

铸造Al-Si系合金中的合金元素的作用

对铸造Al-Si系合金中杂质元素Fe,合金元素Mg、Cu、Sn、Mn、Be、Pb和变质元素稀土、Sr、P、B、Na等的作用进行了分析和概述。Fe能提高合金硬度和耐磨性,但会降低合金的力学性能。Mg能提高合金强度,但Fe、Mg共同作用会降低合金的力学性能。Cu和Mn对脆性Al-Fe-Si相有变质作用,并能提高合金力学性能,Cu与Ni复合作用,可提高Al-Si合金的高温强度和硬度。Sn能提高合金的力学性能。Be降低富铁相有害作业,提高合金力学性能。Pb能提高合金的机加工性能和耐磨性能。Na、Ca都对共晶硅有变质作用,P、B可细化初晶Si,稀土元素和Sr对共晶Si和初晶Si都有变质作用。     

长期时效处理对镍基高温合金中γ'相形态的影响

对镍基高温合金在700℃/1000h和850℃/1000h进行时效处理,在850℃/1000h时效处理基础上,进行了730℃/20h时效处理,观察了长期时效处理对合金γ'相形态的影响.结果表明:合金在700℃/1000h时效时,γ'相呈球形弥散分布于合金中.在850℃/1000h时效时,γ'相开始产生聚集排列现象,同时γ'相由球形开始向方形转变.经850℃/1000h时效处理后的试样再经过730℃/20h的时效处理后,合金基体中原γ'相呈方形并有细小的γ'相析出.     

长期时效处理对镍基高温合金中γ′相形态的影响

对镍基高温合金在700℃/1000h和850℃/1000h进行时效处理,在850℃/1000h时效处理基础上,进行了730℃/20h时效处理,观察了长期时效处理对合金γ′相形态的影响。结果表明:合金在700℃/1000h时效时,γ′相呈球形弥散分布于合金中。在850℃/1000h时效时,γ′相开始产生聚集排列现象,同时γ′相由球形开始向方形转变。经850℃/1000h时效处理后的试样再经过730℃/20h的时效处理后,合金基体中原γ′相呈方形并有细小的γ′相析出。     

直流电场对Al-Si共晶合金凝固组织的影响

研究了直流电场作用下Al Si共晶凝固组织的变化。试验结果表明:电场作用改变了共晶Si的生长形态,随着电流密度的增加,共晶Si的形态经历一次细化的过程。初步分析了电场作用造成上述结果的机理。     

快速凝固和直流电处理对铝硅合金中硅形态的影响

用氮气雾化法制取了Al-12.54%Si合金微粒并进行700℃重熔处理,对加Sr变质的Al-13.23%Si合金熔体进行了直流电处理.用扫描和透射电镜研究了不同处理条件对Al-Si合金中共晶硅生长形态的影响.结果表明,快速凝固法制取的合金微粒与重熔处理试样中,共晶硅呈球状和条状.加Sr变质的共晶硅为弯扭的纤维状,直流电熔体处理后共晶硅转变为圆球状,其颗粒尺寸为50～200nm.     

初生相形态对半固态A356合金瞬态流变行为的影响

采用自行研制的流变设备进行间断剪切试验,研究了A356半固态合金的初生形态对其瞬态流变行为的影响,初生相形态分别为枝晶,退化枝晶以及颗粒晶,结果表明,对静置一段时间的半固态合金突施剪切,首先导致表观粘度出现峰值,随等温剪切过程的进行,表观粘度逐渐下降至平衡态,随着半固态A356合金初生相由枝晶逐渐退化,瞬态剪切的峰值表观粘度显著减小,而表观粘度的衰减速率大幅度增加,回归分析表明,在恒剪切率,等温间断剪切条件下,半固态A356合金的表观粘度变化规律符合幂方程。     

Massive Si Phase and Its Growth Mechanism in Al-Si Casting Alloy

Optical microscope and scanning electron microscope were used to observe the microstructure of the AI-11.6%Si and AI-11.6%Si-0.4%Mg alloys and the morphology of the massive silicon particles. It is found that the massive silicon phase, observed in the unfully modified alloys with 0.010%Sr, disappears completely in the alloys fully modified with 0.020%Sr. The serrations and reentrant edges shown in the massive silicon particles with the conventional casting indicate that the TPRE mechanism plays an important role in the growth of the massive silicon phase. The ripples and steps suggest that the "lateral microscopic growth" may be another operating mechanism.     

铸造铝硅系合金的时效研究与应用进展

围绕铸造铝硅系合金,基于国内外文献调研,综述了当前国内外的时效研究与应用进展.通过调整合金成分、改善热处理工艺等方式可以调控铸造铝硅系合金中析出相的形貌与分布,从而改善合金的性能以满足工业应用的需求.在现有的时效处理工艺中,主要分为单级时效、双级时效以及回归再时效.在此基础上着重分析了不同时效工艺下铸造铝硅合金的组织及...     

杂质元素对铝硅合金Si相形核影响的探讨

Si相的尺寸和形貌对Al-Si合金的性能具有重要的影响。如何在增加Si相的有效形核基底数量以显著提高Si相形核率、细化初晶Si的同时,不削弱共晶Si的细化和变质效果,是提高铝硅合金性能的关键。添加适量的合金元素和微量元素是调节Si相形核率的重要手段之一,特别是在不影响主合金元素成分要求的前提下,通过添加变质剂或细化剂,结合除杂技术和浇铸工艺可以明显细化共晶Si尺寸。但是,废杂铝中的杂质元素对Si相形核率的影响规律及其作用机理尚未达成共识,这是废杂铝再生铸造铝硅合金研究中的热点和难点。废杂铝再生因其具有原料来源广、可再生利用、节能减排效果显著等优点成为生产铸造铝合金的重要工艺。然而,由于废杂原料含有多种杂质元素,并且它们对铝硅合金中Si相的交互作用关系不确定,所以很难制定相应的技术措施以同时细化共晶Si和初生Si相。目前已经确证AlP为Si相形核的主要基底,β-Fe相为次要基底,氧化膜对二者的形成具有促进作用。近年来,除深入研究常见元素对Si相形核的作用机理外,两种及两种以上元素之间的相互作用对Si相形核的作用机理也开始受到广泛关注。在充分研究AlP、β-Fe相、氧化膜等可作为Si相形核基底物质的结构特性基础上,针对P-X、Fe-X、Ca-X等二元交互作用对Si相形核的影响研究也取得了显著成果。Sr、Ca、B、Mg等元素一般通过钝化AlP、β-Fe相等Si相形核基底的活性或与AlP反应生成更稳定的化合物这两种机制降低Si相的形核率。当三种或三种以上杂质元素通过直接或间接的交互作用对共晶硅形核率产生影响时,作用机理和作用效果将更为复杂。其主要表现为两种杂质元素单独存在时均有助于发挥第三元素的作用,但同时存在时会反应生成化合物,反而弱化第三元素促进Si相形核的作用。本文描述了Al-Si合金凝固过程中Si相形核基底的作用,重点讨论了常见杂质元素对Si相形核基底的影响。文末就如何进一步掌握杂质元素对Si相形核的交互作用规律以避免杂质元素的有害影响和充分发挥有益微量元素的积极作用提出了新的建议。     

喷射成形过共晶Al-Si合金材料的研究现状

过共晶Al-Si合金具有较高的强度、较低的密度和热膨胀系数、良好的耐磨性和耐蚀性,在汽车、造船、航空航天及其他制造行业广泛应用.但当合金中Si含量太高时,合金组织粗大、偏析严重,同时材料的强度、塑性急剧降低而失去使用价值.喷射成形技术是一种全新的材料制备技术,具有快速凝固技术的基本特征,同时还具有生产工序简单、氧化和污染小等优点,在国外已经在特殊钢、高温合金、铝合金和铜合金等方面进行了产业化应用.但利用喷射成形技术来制备和生产过共晶Al-Si合金材料还很不成熟,有许多问题还没有得到妥善的解决,作者提出两点建议来进一步改善过共晶Al-Si合金材料的性能(1)在喷射成形过共晶Al-Si合金中添加微量稀土元素;(2)利用喷射共沉积技术制备过共晶Al-Si合金为基体的纤维增强复合材料.     

A1-Si过共晶合金拉伸断裂过程的研究

以铸造Al-Si过共晶合金为研究对象,采用现场金相显微镜对Al-Si过共晶合金的断裂过程进行观察,探讨了两相合金的断裂机理。试验发现:Al-Si过共晶合金的断裂首先发生在先析Si相的凹角处,随着外力的增加,裂纹向先析Si相内部进行扩展,达到相界处时改变方向,沿着Al-Si两相的相界进行扩展。分析认为:Al-Si两相合金中,相界的结合强度最弱,裂纹的扩展是择弱进行的。     

铝硅合金超塑性研究

本文对 Al—13Si 共晶合金在超塑性变形时产生早期断裂的原因进行了研究。对影响Al—Si 共晶合金断裂的因素——第二相 Si 粒子形状、Si 粒子长大以及 Si 相与α相高温硬度差进行了详细分析。文章揭示出 Al—13Si 共晶合金的超塑性拉伸断裂是外部无颈缩的空洞型断裂。Si 粒子周围产生空洞是由于晶内位错堆积在 Si 粒子周围,造成应力集中,以及 Si 相与α相高温硬度相差悬殊,不能协调变形引起的。第二相 Si 粒子为带有尖角的短棒状,使得空洞沿尖角指向不均匀扩展,导致该合金发生早期断裂。     

铝硅合金相变储热材料及储热换热器现状与展望

铝硅基相变材料由于具有储能密度高、热稳定性好、热导率高等优点,在潜热热能储存系统中具有良好的发展前景,回顾了铝硅基相变材料和相变储热换热器的研究现状,总结了常用铝硅基相变材料的主要热物性参数,认为深入研究相变储热换热器结构与强化传热机理、铝硅合金相变储热换热系统的储放热特性,探索铝硅合金相变储热换热器系统的几何参数、物理特征之间的相互关系是未来研究的重点。     

工艺因素对Al-Si合金熔体粘度的影响

采用旋转柱体法系统地对纯铝及铝硅合金在液相线以上不同温度的粘度进行了研究。实验结果表明:随着温度的升高,熔体的粘度都呈减小的趋势;且当Si含量增至5%时,熔体的粘度在720～790℃之间存在着异常变化,可能是熔体结构发生了改变;在较大过热度(ΔT=100℃或135℃)时,Si含量在不超过7%条件下,Si含量对Al-Si合金熔体粘度的影响较小;而当Si含量达到9%或11%以上时,Si含量对熔体粘度的影响变大。     

Influence of Laser Coating on Microstructure and Properties of an Al-Si Alloy

The microstructure and wear resistance of acast Al-Si alloy coated with metal and rare earthelements and treated by the laser rapidmelt-solidification(LRMS)are studied in the pres-ent work.Optical and SEM micrographic analysesshowed that a superfine microstructure was ob-tained,and the hardness was remarkably enhancedby the LRMS treatment.Wear test showed that therapid melt-solidified microstructure had higherwear resistance than that treated by ordinary solidsolution treatment.