Sb+Ce复合变质对20Mg_2Si/Al-5Si复合材料中初生Mg_2Si相的影响

采用原位合成工艺制备了20Mg_2Si/Al-5Si复合材料,并研究了Sb+Ce复合变质对初生Mg_2Si相的影响。结果表明,当添加0.2%的Sb,随Ce添加量增加,初生Mg_2Si的平均尺寸呈现先减小后增加的趋势,初生Mg_2Si颗粒在0.2%的Sb+0.6%的Ce时最为细小,约为28μm,且分布均匀;0.4%的Sb+xCe复合变质时,有效细化了初生Mg_2Si相,其平均尺寸为30~40μm;0.6%的Sb+xCe复合变质时,初生Mg_2Si颗粒细化效果最佳,平均尺寸为27~31μm,且颗粒圆形度高,分布更加均匀。     

Sb变质对Mg_2Si/Mg-Al基复合材料中Mg_2Si相的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和同步热分析仪研究了Sb变质对Mg_2Si/AZ91D复合材料中Mg_2Si相的影响,探索了变质机理。结果表明:0.2%Sb变质使Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生Mg_2Si由粗大的枝晶状变成细小的多边形状,共晶Mg_2Si的形貌由粗大的汉字状变成针状、团絮状、短杆状、蠕虫状和颗粒状。继续增加Sb含量,对初生Mg_2Si的形状和尺寸影响不大。但是增加Sb含量使得颗粒状的共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,分布更均匀。加入Sb变质剂后,Mg_3Sb_2可作为初生Mg_2Si的形核核心,细化晶粒。共晶Mg_2Si的凝固开始温度降低,其形核过冷度增大,形核率增加。     

挤压工艺及La变质对Mg_2Si/Al-Cu原位复合材料组织及性能的影响

研究了La变质对10Mg_2Si/Al-Cu-xLa(x=0,0.2,0.4,0.8,质量分数)复合材料组织及性能的影响。结果表明,经La变质后,10Mg_2Si/Al-Cu复合材料中共晶Mg_2Si相由粗大的汉字状变为细小的条状或点状,明显细化,其力学性能也得到显著提高。当添加0.8%的La变质时,其硬度(HV)高达133,但组织中存在粗大的针状富La相,导致抗拉强度和伸长率有所降低。通过挤压工艺发现,挤压能显著细化Mg_2Si和针状富La相,提高复合材料的力学性能。尤其是经超声辅助挤压铸造后,10Mg_2Si/Al-Cu-0.8La复合材料的性能最优,其硬度(HV)、抗拉强度和伸长率分别为146、336 MPa和2.5%,比重力铸造的复合材料的性能分别提高了16.8%、22.2%和92.3%。     

P对原位合成20Mg_2Si/Al-Si复合材料组织与性能的影响

采用原位反应法制备了20Mg_2Si/Al-Si复合材料,研究了P对该复合材料微观组织和力学性能的影响。结果发现,未添加P时,复合材料中的初生Mg_2Si相呈现出粗大的树枝晶和多边形块状;当加入P后,初生Mg_2Si相转变为细小的颗粒状,其实质是P与Al形成了AlP化合物,并充当了初生Mg_2Si相的异质形核核心。未变质时,复合材料的硬度(HB)和抗拉强度约为71.5和102.1 MPa,而加入P后,复合材料的硬度(HB)和抗拉强度分别增加至97.2和133.6 MPa。     

铈变质及热处理对Al-15% Mg_2Si-Si复合材料组织与性能的影响

研究了铈含量和热处理工艺对原位合成Al-15Mg_2Si-Si复合材料组织与性能的影响规律。结果表明:未变质时,Al-15% Mg_2Si-Si复合材料中初生Mg_2Si呈粗大的树枝状;加入Ce变质剂后,初生Mg_2Si变为块状,尖角被钝化,分布均匀。当变质剂Ce含量为0.8%时,初生Mg_2Si的尺寸最细小,为14μm,比未变质时减小了82.1%,并且其力学性能最佳,其抗拉强度、条件屈服强度、伸长率分别为215 MPa、157.1 MPa、2.3%。Ce含量为0.8%的Al-15% Mg_2Si-Si复合材料,在510℃固溶8 h+175℃时效5 h效果最好,块状初生Mg_2Si相几乎接近圆形,共晶Mg_2Si和共晶Si呈细小的颗粒状分布在基体上,硬度比铸态提高了24.2%。     

过剩Si对原位合成20%Mg_2Si/Al复合材料微观组织与硬度的影响

采用原位反应法制备了20%Mg_2Si/Al基复合材料,研究了过剩Si含量对该复合材料显微组织和硬度的影响。结果表明:未添加过剩Si时,复合材料中的初晶Mg_2Si相呈现出粗大的树枝晶和多边形块状,其硬度值最低约为82 HB;当过剩Si含量为5%时,初晶Mg_2Si相的尺寸最为细小,复合材料的硬度值增加至93 HB;当过剩Si含量为8%时,初晶Mg_2Si相的晶粒粗化,α-Al相球化,复合材料的硬度达到最大,约为108 HB,提高了31.7%。     

Mg对原位合成5TiB_2/Al-7Si复合材料冲击性能的影响

采用混合盐原位反应方法制备了不同TiB_2含量的TiB_2/Al-7Si复合材料,研究了TiB_2含量和Mg含量对复合材料冲击性能的影响。随TiB_2或Mg含量的增加,复合材料中的α-Al相和共晶Si细化,但冲击性能均呈下降趋势。未添加TiB_2和Mg时,Al-7Si合金的冲击韧度最高,约为14.2J/cm~2,加入5%的TiB_2后,冲击韧度降低至12.6J/cm~2,再加入1.5%和3%的Mg后,冲击韧度进一步降低至10.9和10.4J/cm~2。5TiB_2/Al-7Si复合材料断口形貌主要呈韧窝和准解理断裂,具有混合型断口特征。     

Cr变质对汽车驱动轴用Mg_2Si/Al-Fe基复合材料组织和性能的影响

以Al-Fe合金为原材料,通过Mg-Si熔体直接反应制备Mg_2Si/Al-Fe基复合材料,研究Cr变质对复合材料组织中初始Mg_2Si和富Fe相变质行为,以及拉伸性能和耐磨性的影响。结果表明:组织中生成了树枝晶Mg_2Si相,针形相,以及共晶Si相与α(Al)相。通过Cr变质处理后,针形的β-Fe相转变为了骨骼形的α-Fe相,并且初生的Mg_2Si相外形也变得更加规则,初生Mg_2Si相尺寸减小31%。Cr变质处理后,复合材料的拉伸强度增加幅度达到14.8%,磨损性能增强了1.5倍,伸长率增加了50%。采用Cr变质处理后,试样拉伸断口部位生成了部分韧窝结构,出现了塑性断裂特征。     

Ce变质对Mg_2Si增强镁基复合材料组织与力学性能的影响

研究了Ce含量对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与常温、高温力学性能的影响。结果表明:Ce对初生Mg_2Si的形状影响不大,但是可细化初生Mg_2Si,使共晶Mg_2Si由树枝状、汉字状变成短杆状、颗粒状,并细化β-Mg_(17)Al_(12)。Mg_2Si/AZ91D复合材料的室温和高温力学性能均随Ce含量的增加呈先增大后减小的变化趋势。加入0.5%Ce时,材料的室温和高温力学性能最佳。室温抗拉强度和伸长率分别比未变质时提高了18.4%和74.1%;高温下抗拉强度比室温下降低了22.6%,伸长率比室温下提高了52.7%。     

凝固速率对Mg_2Si/Al复合材料组织和力学性能的影响

在不同凝固速率条件下制备了原位内生Mg_2Si和Si颗粒增强的Mg_2Si/Al复合材料,研究了凝固速率对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着凝固速率增加,初生Mg_2Si和初生Si的颗粒数量增加,多边形初生Mg_2Si趋向转变为四边形形貌,初生Si形貌则无明显变化。随着凝固速率的加快,前者的平均尺寸由30μm变为6μm,后者的平均尺寸由71μm变为21μm。性能测试显示,Mg_2Si/Al复合材料的硬度,抗拉强度和伸长率也都随着凝固速率的提高而有所增长。最佳凝固速率为460℃/s,此时复合材料的硬度、抗拉强度和伸长率分别为169 HV0.2、221 MPa和1.63%。     

P和La对Al-20Mg_2Si合金凝固组织及力学性能的影响

研究了0～0.75%的P、La以及0.5%P和0.5%La复合处理对Al-20Mg_2Si合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明:P、La及其复合变质均可改善合金的凝固组织和力学性能。随着P或La加入量的增加,合金中初生Mg_2Si相的尺寸都先减小后增大,转折点均为0.5%,同时组织中出现了Mg_3(PO_4)_2P和Al_(11)La_3相;在复合处理条件下,初生Mg_2Si相的尺寸最小,比未变质时减小了63.7%。合金的力学性能均与初生Mg_2Si相的尺寸对应,随P或La加入量的增加,力学性能先增加后减小。复合处理时,合金力学性能最优,其抗拉强度和伸长率分别比未变质试样提高了40.5%和159%。     

Mg_2Si/Al自生复合材料的组织与力学性能研究

对金属型和砂型铸造制备的Mg_2Si/Al自生复合材料进行了磷变质和T6热处理,分析了磷变质和T6热处理对复合材料组织与性能的影响及其作用机理。结果表明:Mg_2Si/Al复合材料主要由α-Al基体、Mg_2Si增强相、CuAl_2和Si共晶相组成;P对初生Mg_2Si相形貌的影响较为显著,而对共晶硅相的影响较小;Mg_2Si相主要呈十四面体结构;P变质处理可以显著改善Mg_2Si/Al复合材料的强度和塑性。     

Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能影响

研究了不同含量稀土Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能的影响,并讨论其变质机理。结果表明,适量的Er能有效细化原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料基体的晶粒尺寸,同时改变初生Mg_2Si相在基体中的大小、形貌和分布。当Er加入量为0.5%,基体组织细化效果最为显著,其晶粒由250μm细化至180μm,初生Mg_2Si相由粗大汉字状转变为短棒状,大小由50μm缩减至20μm,合金的抗拉强度和伸长率也分别由168MPa和1.8%提升至190MPa和2.7%。     

变质元素对Mg/Mg_2Si复合材料中Mg_2Si相影响的研究进展

Mg_2Si相作为一种具有良好性能的二元合金相,被广泛地应用在多种有色合金以及复合材料中作为增强相。采用不同的元素得到了不同的变质效果,通过变质元素细化Mg_2Si相,以提高合金的性能。研究了不同元素对Mg/Mg_2Si复合材料中的Mg_2Si相的复合变质作用。综述了Mg_2Si相的性质,重点介绍了铸造镁合金中添加变质元素对Mg_2Si相形貌的影响以及变质机理,总结了当前研究阶段存在的不足,并提出了进一步研究方向。     

原位20Mg_2Si/Al复合材料变质工艺优化

通过正交试验,对原位20Mg2Si/Al复合材料中的初生Mg2Si进行变质处理。结果表明,最佳的工艺参数是:P的加入量为0.03%,混合稀土的加入量为0.4%,变质温度为780℃,变质时间为30min。在影响变质效果的因素中,P的加入量对变质效果影响最大。混合稀土、变质温度和变质时间对试验有一定的影响。     

Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响

用重力铸造法制备Sb及Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金,再进行不同的固溶处理,研究Sr对Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金组织的影响。结果表明:Sb和Sr+Sb联合变质均可以使初生Mg_2Si和Mg_2(Si,Sn)颗粒发生不同程度的球化,而Sr+Sb联合变质比Sb单变质具有更好的细化和球化效果;Sr+Sb联合变质后,共晶Mg_2Si和Mg_2(Si,Sn)相由汉字状变为细小近似球形或多边形颗粒状;Sb变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金在较低固溶温度和较短保温时间下即可使大部分Mg17Al12相和部分Mg_2Sn相固溶到基体中,而Sr+Sb联合变质合金组织中,Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Sn依然清晰可见,未完全溶解的Mg_(17)Al_(12)相发生球化,均匀的分散在基体中;Sr+Sb联合变质Mg-5Sn-1.5Al-1Zn-1Si合金固溶温度要比Sb单变质时略高一些,但对固溶时间的影响并不明显。     

硼对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

通过对AlMg5Si2Mn合金加入不同含量的B,研究其对合金组织结构、拉伸性能、硬度的影响。结果表明,加入适量的B对AlMg5Si2Mn合金中的共晶Mg_2Si有较明显的变质作用。加入0.1%B时,初生α-Al明显细化且部分转变为等轴状;长针状和大片层状的共晶Mg_2Si尺寸和片层间距明显减小。抗拉强度从未变质时的235 MPa提高到310 MPa,提高了32%;当B含量达到0.22%时,共晶Mg_2Si全部转变为点状或纤维状,此时伸长率由未变质的3.9%上升到9.1%,提高了130.9%,同时强塑积(PSE)也由未添加B时的925.9 MPa·%增加到2 684.5 MPa·%。     

锑变质对铝合金组织及性能的影响

为了提高铝合金性能,通过向基体Al-6%Si合金中添加Sb变质剂进行变质处理,研究了Sb变质剂对Al-Si铝合金组织性能的影响。结果表明:在Al-6%Si合金中加入Sb变质剂后,可以使粗大的共晶Si由针片状变成细小均匀分布的短条状或粒状,使α-Al枝晶分布均匀,合金的硬度及韧性得到提高。其最佳变质工艺为:变质温度为740℃,变质时间为10 min,变质剂的加入量为0.2%。对于变质温度、变质时间、变质剂的添加量来说,变质剂的添加量是影响变质效果的最大因素。     

Mg_2Si/富铁A356再生铝基复合材料的组织及耐磨性研究

通过熔体直接反应法制备了Mg_2Si/富Fe再生铝基复合材料,主要研究了Fe相和Mg_2Si含量对复合材料耐磨性能的影响。复合材料主要由α-Al、Si、Mg_2Si以及β-Al_(4.5)Fe Si相组成,随着Fe和Mg_2Si含量不断增加,针状Fe相长度和Mg_2Si颗粒直径不断增大。当Fe相含量为5.5%、Mg_2Si含量为15%时,复合材料磨损失重最小,此时复合材料的硬度和耐磨性能较基体分别提高了43.7%和62.8%,磨损表面较为光滑,以磨粒磨损为主。而Fe相含量较低(2.2%)时,磨损表面存在明显的剥落坑和粘着撕裂,而当Mg_2Si含量过高时,存在明显的脆性剥落,磨损表面粗糙。     

Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料的影响

研究了Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与力学性能的影响,探索了变质机理。结果表明:Te变质使复合材料中初生Mg_2Si基本消失,共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,并且部分共晶Mg_2Si由汉字状变成了蠕虫状和短杆状,β-Mg_(17)Al_(12)由断续的网状变成了细小的板条状、颗粒状。α-Mg基体的晶粒尺寸随Te含量的增加而减小。Te含量为0.7%时,复合材料的室温和高温(150℃)力学性能最佳。