高硅铝合金的喷射成形与组织性能研究

采用喷射沉积和热等静压致密化的方法制备了不同Si含量的Al-Si合金,研究了不同Si含量Al-Si合金的显微组织、常温拉伸和三点弯曲性能,并对断口形貌进行了观察。结果表明,沉积态Al-Si合金主要由白色的Al相和均匀弥散分布的灰色Si相颗粒组成,随着合金中Si含量的增加,Si相颗粒尺寸由4～21μm增加至6～31μm;经过热等静压致密化处理后,合金中白色的Al相和均匀弥散分布的灰色Si相颗粒的形态与喷射沉积态相差不大,但是合金基体中的细小孔隙基本消失;随着Al-Si合金中Si含量增加至40%时,合金的抗拉强度和三点抗弯强度有所减小,继续增加Si含量至50%,合金的抗拉强度和三点抗弯强度基本不变,合金的断裂方式从韧性断裂转变为脆性断裂。     

近ZLA357 Al-Si合金的微观组织和力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜力学性能测试研究了近ZLA357Al-Si合金T5热处理后的微观组织和力学性能。结果表明:不加入元素铍的情况下,使合金中的铜含量提高到0.8%,其抗拉强度和硬度可以满足A357Al-Si合金的性能要求。但是,合金伸长率略低,断口结果表明塑性较差与存在铸造缺陷有关。合金的显微组织较为均匀,局域可以观察到缺陷。能谱分析表明韧窝对应的突起部位主要是球粒状的共晶Si相,而韧窝附近基体成分主要是α-Al和杂质Fe相。TEM结果表明,经过T5(固溶处理和长时人工时效)处理后,在合金基体上析出了弥散而细小的强化相,正是由于这些强化相的析出,保证合金的抗拉强度和硬度。     

热处理对过共晶Al-Si合金组织与性能的影响

研究了热处理对过共晶Al-Si合金组织与性能的影响.结果表明:热处理对合金室温性能有较大影响;多元过共晶Al-Si合金经525℃×4h固溶+175℃×10 h时效的T6热处理后,合金的常温抗拉强度提高18.9%,与此同时,合金的塑性也有了一定的提高.SEM及能谱分析结果显示,T6热处理能显著改善原合金的组织形态及相分布,原合金中一些粗大相在固溶阶段溶解,时效阶段弥散析出,强化了基体.这些相的变化及分布的改变使合金力学性能提高.     

微观组织对Al-Si活塞合金高周疲劳性能的影响

研究了微观组织对细化工艺处理后的三种不同晶粒度的Al-Si活塞合金室温高周疲劳性能的影响。对三种合金在不同应力下的疲劳寿命进行分析。结果表明:疲劳裂纹易在粗大的硅相、铁相及Al Cu Ni相处萌生,主要以穿晶方式扩展,部分裂纹沿晶界扩展;细化组织结构可提高Al-Si活塞合金的室温疲劳寿命;裂纹在小尺寸α-Al、Si相及金属间化合物中扩展时裂纹曲折度高;裂纹偏转所需能量高、耗时长,所以裂纹扩展较慢。     

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。     

Sc、Zr联合作用对Al-Si合金组织和性能的影响

研究了Sc、Zr联合作用对Al-Si合金组织和性能的影响.结果表明,Sc加入到Al-Si合金中后,不仅能够有效地细化共晶团并析出弥散强化相,同时Sc能够参与到高温AlCuNi相的形成过程中,进而影响其形态及分布.因此,Sc的加入能够有效地改善Al-Si合金的硬度及抗拉强度,特别是其高温抗拉强度.Zr与Sc的添加强化了Sc细化共晶团的作用,减少了含Sc粒子析出所需的Sc含量,从而使Sc参与到更多AlCuNi相的形成过程.     

不同Si/Al比和变质处理对ZA27合金中Si相形态的影响

分析了Al-Si合金中初生Si相的变化规律，并与相同Si／Al比的ZA27合金中析出的Si相作比较，提出了将Al-Si合金中对Si相的变质工艺应用到ZA27合金中，细化组织中的Si相。结果表明，在ZA27合金中Si相的变化规律与Al-Si合金中的Si相大致相同，用1．5％的Cu-P中间合金对ZA27合金进行变质处理，可获得良好的变质效果。     

Mg-8Zn-2Si-0.5Ca合金热处理前后的组织性能

研究了Mg-8Zn-2Si-0．5Ca合金及其热处理后的组织和性能。结果表明：铸态下合金由α-Mg相、MgZn相、Mg2Si相和CaSi。相组成。Mg2Si的形状为块状，颗粒较细小．Mg2Si的晶核为CaSi2相。固溶处理后．合金中原来呈骨骼状分布的MgZn相明显减少，并变得细小。固溶处理未能使Mg2Si相溶入基体组织中。时效处理后固溶到基体中的MgZn相以细小的弥散相析出。经固溶和时效处理后，合金的硬度明显提高。     

钪在Al-Si活塞合金中的应用研究

对钪在Al-Si活塞合金中的应用进行了研究,通过添加微量的钪,合金中的共晶Si分布更弥散,基体α-Al变细,初晶Si尺寸有所减小,合金室温拉伸强度得到提高。此外,分析发现一部分钪存在于合金中的AlNiCu热强相中,增强了该化合相的热强化作用,从而明显提高了合金的高温强度。     

Si、Y对铸造Mg-Zn-Al合金组织性能的影响

研究了Si、Y对Mg-Zn-Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：Si、Y均能提高合金的抗拉强度和硬度，特别对高温抗拉强度的提高效果更为明显。合金强度的提高主要得益于组织中析出相的弥散强化作用。Mg-6．0Zn-1．5Al-0．15Mn-1．2Si-0．5Y铸造镁合金的显微组织主要由a(Mg)基体、B(MgZn)相、λ(Mg2Si)相和ω(SiY)相组成。     

3D-Si/LG5复合材料微观组织及热物理性能研究

采用压力浸渗技术制备Sip/LG5复合材料并对其进行高温扩散处理。组织观察表明:复合材料增强体形貌经过高温扩散处理后由不规则的尖角形状转变为三维网络结构(3D)。对3D-Si/LG5复合材料界面的研究表明,与高温扩散处理前复合材料的界面相比,三维网络结构3D-Si/LG5复合材料的界面更光滑,界面结合程度也更好。三维网络结构3D-Si/LG5复合材料界面处及基体合金内部有Si析出,基体合金中存在着孪晶;三维网络结构3D-Si/LG5复合材料的平均线膨胀系数与高温扩散处理前相比,降低了10.5%;增强体三维网络化减少界面及基体中大量细小弥散的Si析出,使得三维网络3D-Si/LG5复合材料的热导率变化不大。     

一种镍基单晶高温合金870℃高周疲劳变形微观结构研究（英文）

研究了一种镍基单晶高温合金在870℃时的高周疲劳性能及其变形组织结构。结果表明:该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小,870℃时光滑试样的疲劳强度为443 MPa;利用透射电镜(TEM)观察疲劳循环试样的位错组态,发现在疲劳变形的初始和中期阶段,位错组态主要为界面位错,位错在基体通道中{111}面运动,并交互反应形成三维位错网络结构。当应力水平提高到550 MPa以上时,在变形的末期,观察到高密度位错集中于位错滑移带及位错切入γ'相现象。在循环应力和高温叠加作用下,基体通道中诱发析出大量圆形细小二次γ'相。二次γ'相的析出有益于阻止基体位错的滑动,抑制位错切入γ'相,有利于提高合金的疲劳强度。     

电脉冲孕育处理对铝硅活塞合金组织和性能的影响

通过金相显微分析、能谱分析、相结构分析、显微硬度分析等实验,研究了不同电脉冲孕育处理参数对Al-Si活塞合金组织和性能的影响。结果表明,电脉冲孕育处理可以细化合金凝固组织,提高α(Al)基体中Cu、Ti、Si等元素的固溶度,增加基体显微硬度;不同脉冲参数处理后,合金基体显微硬度提高10.0%~14.2%。     

快速凝固过共晶Al-Si合金的显微组织及其热稳定性

采用扫描电镜(SEM)、差热分析仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD),分析快速凝固过共晶Al-Si合金粉末显微组织和结构特征及其在不同退火温度和保温时间条件下过饱和固溶Si元素析出和Si相粗化行为。结果表明:快速凝固Al-Si合金显微组织中细小的块状初晶Si相和针状共晶Si相均匀分布在α(Al)基体中;气雾化过程获得的高过冷度导致Al基体晶格发生畸变,其在退火过程中得到一定程度的缓解。对快速凝固Al-Si合金中析出Si相粗化行为的分析发现,析出Si相随退火温度升高或保温时间延长而不断粗化;但其粗化不符合经典LSW理论(粗化指数n为3),粗化机制接近由扩散速率较快的界面扩散控制(n接近2)。此外,退火温度仅对粗化速率常数和激活能有较大影响,而对粗化指数的作用不明显。     

汽车发动机用AZ91合金等离子熔覆表面改性层及性能

对汽车发动机用AZ91合金进行了等离子熔覆表面改性处理,对比分析了Al-Si涂层和Al-Si+Y涂层的显微组织和物相组成,并对改性层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能进行了比较。结果表明:Al-Si熔覆层主要含有α-Mg、Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si和Al_3Mg_2相,Al-Si+Y熔覆层主要含有α-Mg、Mg_(17)Al_(12)、Al_3Mg_2、Mg_2Si和Al_2Y相;Al-Si和Al-Si+Y涂层的硬度都高于AZ91合金基体,Y元素的加入形成了细晶强化和弥散强化使得Al-Si+Y涂层具有较高的硬度;汽车发动机表面的耐磨性能从高至低依次为:Al-Si+Y涂层Al-Si涂层AZ91合金基材;等离子熔覆改性处理后的发动机缸体的耐腐蚀性能有所提高,其中Al-Si+Y涂层的耐腐蚀性能最好。     

汽车发动机用AZ91合金的表面改性层及其性能

对汽车发动机用AZ91合金进行了等离子熔覆表面改性处理,对比分析了Al-Si涂层和Al-Si+Y涂层的显微组织和物相组成,并对改性层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能进行了比较。结果表明,Al-Si熔覆层主要含有α-Mg、Mg17Al12、Mg2Si和Al3Mg2相,Al-Si+Y熔覆层主要含有α-Mg、Mg17Al12、Al3Mg2、Mg2Si和Al2Y相;Al-Si和Al-Si+Y涂层的硬度都高于AZ91合金基体,Y元素的加入形成了细晶强化和弥散强化使得Al-Si+Y涂层具有较高的硬度;汽车发动机表面的耐磨性能从高至低依次为：Al-Si+Y涂层>Al-Si涂层>AZ91合金基材;等离子熔覆改性处理后的发动机缸体的耐腐蚀性能有所提高,其中Al-Si+Y涂层的耐腐蚀性能最好。     

稳定化退火对5E61铝合金腐蚀性能的影响

经冷作硬化的中高Al-Mg合金,由于Mg元素过饱和度较高,室温下长期放置会在晶界处析出连续分布的网状β相,严重影响合金的抗腐蚀性能。因此,需对中高镁Al-Mg合金进行稳定化退火处理,使β相在合金晶内和晶界处弥散析出,提高合金的腐蚀性能。通过对5E61铝合金进行不同温度和时间的稳定化退火处理,确定合金稳定化退火区间,并对稳定化退火后的5E61铝合金进行100℃/168 h的敏化处理,测试合金敏化处理后的腐蚀性能,分析合金中β相在敏化处理后的析出情况,确定合金最佳稳定化退火工艺。     

电脉冲对Al-12.5%Si合金的孕育变质效应

研究了Al-12.5％Si合金液存在较大过热度的情况下，电脉冲处理对其凝固组织中初晶相和共晶相的影响。研究发现，经电脉冲处理后的共晶Al-Si合金凝固组织中出现了过共晶组织中才应出现的初晶硅，α-Al枝晶长度变短；差示扫描量热法（DSC）曲线发生变化，电脉冲处理后有明显的初晶硅析出拐点，并且过冷度减小。理论分析表明，电脉冲处理促进了铝硅合金液中Si相的形核与长大，对Al-Si熔体的液态结构产生了影响，从而使其凝固过程和凝固组织发生变化。     

定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响

研究了定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响,发现合金的低倍和显微组织与定向凝固速度及凝固后的冷却速度密切相关。定向凝固可以大幅度提高合金的塑性、热疲劳和中温持久性能,瞬时拉伸及高温持久性能也有显著改善。中温(～760℃)持久寿命的提高主要由于蠕变第二阶段的延长,而高温(～980℃)持久寿命提高主要是蠕变第三阶段延长的结果。定向凝固改善铸造镍基高温合金高温机械性能的主要原因是消除了垂直于应力轴的横向晶界;另一原因是获得〈100〉方向择优生长的柱状晶。高温固溶热处理可降低第二阶段的蠕变速率,延长这个阶段,从而进一步大幅度提高中温持久寿命。这主要归因于冷却析出的细小γ′相代替了铸态粗大γ′相。通过定向凝固及高温固溶处理可提高合金的中温(～760℃)持久寿命和延伸率达3—4倍,热疲劳性能达5倍。消除了横向晶界的定向凝固合金中,初生MC是蠕变及热疲劳裂纹的策源地。预计降低合金的碳含量从而减少MC数量将进一步改善合金的高温机械性能。     

AN INVESTIGATION OF THE DIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF A NICKEL-BASE SUPERALLOY

研究了定向凝固对一种高强度铸造镍基高温合金的组织和性能的影响,发现合金的低倍和显微组织与定向凝固速度及凝固后的冷却速度密切相关。定向凝固可以大幅度提高合金的塑性、热疲劳和中温持久性能,瞬时拉伸及高温持久性能也有显著改善。中温(～760℃)持久寿命的提高主要由于蠕变第二阶段的延长,而高温(～980℃)持久寿命提高主要是蠕变第三阶段延长的结果。定向凝固改善铸造镍基高温合金高温机械性能的主要原因是消除了垂直于应力轴的横向晶界;另一原因是获得〈100〉方向择优生长的柱状晶。高温固溶热处理可降低第二阶段的蠕变速率,延长这个阶段,从而进一步大幅度提高中温持久寿命。这主要归因于冷却析出的细小γ′相代替了铸态粗大γ′相。通过定向凝固及高温固溶处理可提高合金的中温(～760℃)持久寿命和延伸率达3—4倍,热疲劳性能达5倍。消除了横向晶界的定向凝固合金中,初生MC是蠕变及热疲劳裂纹的策源地。预计降低合金的碳含量从而减少MC数量将进一步改善合金的高温机械性能。