超重力场对ZL205A合金凝固组织及性能的影响

采用离心机研究1 g、1 000 g、2 000 g、3 000 g、4 000 g(1 g=9.8m/s~2)超重力场对ZL205A合金的凝固组织以及析出相形态变化的影响,分析超重力场对ZL205A合金性能的改善。结果表明,超重力场可减少ZL205A合金中的偏析缺陷,对合金晶粒有明显的细化作用。在1 g普通重力场下合金组织中存在大块团状偏析,晶粒粗大,约为85μm,而超重力场下偏析减少,超重力场越大作用越明显,在试验条件下,当达到4 000 g时偏析最少,且晶粒变为等轴状,尺寸约为35μm。普通重力场下,θ相呈不规则的粗大块状,但在超重力场下时,θ相变细,超重力场越大细化越明显。普通重力场下合金硬度(HV)为64.3,随着重力场的增大,合金硬度(HV)提高,在3 000 g时达到最大,为83.4,合金硬度得到有效提高。     

超重力场对Al-Ni-Cr合金凝固组织及显微硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和显微硬度计,研究了超重力场对Al97.2Ni2.5Cr0.3合金凝固组织及显微硬度的影响。结果表明,超重力场凝固试样的显微组织可以分为两部分,一是心部区域占80%以上,为Al-Al3Ni共晶组织;二是表层组织占20%以下,由初生α-Al和Al-Al3Ni共晶组织组成。超重力场可以细化合金组织,当超重力系数G为3 000时,初生α-Al细化最明显,平均晶粒尺寸为10.13μm;当G为2 000时,Al3Ni细化最明显,棒状共晶直径和棒状共晶间距分别为72nm和92nm;超重力凝固试样中,合金的心部硬度高于表层硬度。心部区域和表层组织不同的主要原因是两者的Ni含量不同,而这是由于超重力场下对流加剧导致溶质原子易于扩散。     

ZL102合金石膏型铸件的电变质处理

脉冲电变质(PEDM)是一种采用电脉冲细化铝合金铸件晶粒组织的工艺方法,文中对比分析了在ZL102合金石膏型铸件凝固过程中,分别单独施加电脉冲、电脉冲 钠盐变质剂的复合作用以及添加晶粒细化剂(Al-5%Ti) 钠盐变质剂等试验工艺条件,对铸件中α相枝晶和共晶Si片的细化作用.研究结果表明:电脉冲 钠盐变质剂的电变质处理工艺对铸件凝固组织的细化作用与晶粒细化剂 钠盐变质剂的细化效果相当,脉冲电流对共晶Si形态无明显的作用.     

P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响

以过共晶Al-20%Si-Mg合金为研究对象,利用金相显微镜分析了不同成分配比的P-RE复合变质剂对合金凝固组织的影响。试验结果表明,P-RE复合变质剂对过共晶Al-20%Si-Mg合金的初晶硅和共晶硅均有良好的变质和细化作用,当变质剂配比为0.06%P+0.8%RE时,合金取得最好的变质效果,初晶硅由粗大的多边形块状变为钝化角状、块状或近球形,且分布更为均匀,平均尺寸由未变质的82.3μm细化到15.2μm;共晶硅由长的粗针状转变为颗粒状或短棒状,平均尺寸由未变质的9.1μm细化到3.6μm。     

熔体温度与Sr变质对Al-20Si合金中Si相的影响

研究了熔体温度处理工艺(包括熔体混合及熔体过热处理)与Sr变质对Al-20Si合金中Si相形态的影响.结果表明,在试验条件下,单纯Sr变质对Al-20Si中的初晶Si细化作用较弱,对共晶Si变质效果不明显.经Sr变质的Al-10Si低温熔体与高温Al-30Si熔体按1∶1混合后,Al-20Si熔体中的形核核心数量增加,初晶Si明显细化;在熔体混合的基础上,对熔体进行过热处理,当熔体温度过热至1 000℃时,初晶Si平均尺寸可细化至14 μm,共晶Si也由未变质前的长针状变为短纤维状.     

Na盐和La变质对Al-10Si合金组织与硬度的影响

研究了Na盐、La和Na盐+La复合变质对Al-10Si合金组织与硬度的影响,分析了Na盐、La的变质机制。研究发现,Al-10Si合金经Na盐+La复合变质后,宏观组织中晶粒细小呈等轴状,退火后晶粒粗化不明显;显微组织中共晶Si分枝、细化,趋于纤维状,初生α枝晶趋于熔断且呈等轴状,共晶组织与初生α相间的界面趋于清晰且平整;退火对经Na盐+La复合变质的Al-10Si合金的组织形态影响较小;变质处理提高了Al-10Si合金的硬度。研究认为Na盐变质机制在于触发共晶Si孪晶并不断封锁孪晶凹槽;La变质机制在于其在固液界面前沿的富集改变了共晶Si的生长特征。     

Al-5Ti-1B和Sm复合变质对ZL114合金组织及性能的影响

以ZL114合金为研究对象,采用Al-5Ti-1B中间合金与Sm复合变质剂对合金进行细化变质。结果表明,随着Sm加入量的增加,合金中初生α-Al相的二次枝晶臂间距、共晶Si的平均面积和平均长径比先降低后增加,抗拉强度和硬度先增加后降低。当Sm的加入量为0.07%(Al-5Ti-1B加入量固定为1%)时,细化变质效果最佳,α-Al相的二次枝晶臂间距、共晶Si的平均面积和平均长径比分别为11.24μm、3.47μm~2和2.53,其抗拉强度和硬度(HV)分别为225 MPa、63.2。     

变质处理对Al-10.5Si合金组织及性能的影响

主要研究了Na盐和Sr的加入量及保温时间对Al-10.5Si合金组织及性能的影响。研究得出,Na盐对Al-10.5Si合金的变质效果一般,当加入量为1.2%,保温0 min时,其变质效果最佳,硬度从未变质51 HV提高到58 HV,电导率由19.80 MS/m提高到25 MS/m,但是,保温20 min后开始出现明显的衰退现象。Sr对Al-10.5Si合金的变质效果较Na盐好,加入量为0.02%,保温20 min时,对Al-10.5Si合金产生非常好的变质效果,合金电导率提高到25.90 MS/m,硬度从未变质51 HV提高到53.8 HV。随着Sr加入量的增加,Si颗粒尺寸并未进一步细化。另外,随着保温时间的延长(100 min内),采用Sr变质的合金没有产生明显的衰退现象,但是,Sr变质容易导致合金吸氢,使合金组织内部出现气孔等缺陷。     

Al-20％Si中间合金对Al-Si合金共晶Si变质行为的影响

研究了Al-20％Si中间合金对铸造Al-Si合金显微组织的影响.结果表明:向Al-Si合金熔体中加入1％的Al-20％Si中间合金,Al-7％Si合金中的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al- 12％Si合金的变质效果较弱;浇注温度对合金显微组织影响较大,适当降低浇注温度,有利于铸件组织的细化;变质温度越低越有利于颗粒状Si相成为形核核心,抑制枝晶组织的形成长大;在变质温度为650℃时,Al-20％Si中间合金对Al-7％Si合金变质有效时间是3h左右.     

Sr/P变质处理对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与性能的影响

研究Sr和P变质对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与力学性能的影响。试验结果显示:挤压铸造对过共晶Al-17.5Si合金的组织产生了显著的影响,共晶组织明显细化,初生Si相的数量减少并细化,同时力学性能显著提高。Sr变质后的Al-17.5Si合金在压力下凝固,共晶Si相进一步细化,变为十分细小的纤维状,合金的抗拉强度和伸长率比重力铸造分别提高了59%和328.7%。当P变质处理Al-17.5Si合金挤压铸造成形后,合金组织中却出现了大量的粗大初生Si相颗粒,使得合金的力学性能呈现了降低的趋势。由此确定,挤压铸造过共晶Al-Si合金的最佳变质处理为Sr变质,P变质不适用于挤压铸造成形的过共晶Al-Si合金。     

变质工艺对亚共晶Al-Si合金共晶硅细化的影响

研究了工业生产Sr变质亚共晶Al-7%Si合金时,变质剂含量、变质温度、变质时间、浇注温度等工艺参数对合金共晶硅细化及其性能的影响。结果表明,在大规模工业化生产中,上述工艺参数严重影响共晶硅的变质效果。采用Al-10%Sr对亚共晶Al-7%Si合金进行变质,在w(Sr)=0.015%时,保温40min后,共晶团内的Si完全成为圆颗粒状,尺寸为5～10μm,达到最佳变质效果。采用Sr变质亚共晶Al-7%Si合金最佳变质温度为700℃,变质后共晶硅组织分布均匀;浇注温度为640℃时的铸件宏观组织最佳,晶粒度可稳定的达到2级,升高浇注温度,晶粒度提高。精炼后,变质时间为30～60min进行浇注,试样针孔度最小,熔体洁净程度高。     

快速凝固对Al-Si-Mg合金复合变质的影响

Al-Si-Mg合金通过加入细化剂Al-1Ti-1B中间合金或细化剂Al-3Ti-3B中间合金及变质剂Al-9Sr中间合金进行复合变质后,分别在空气中、水中和液氮中冷却凝固.利用扫描电子显微镜,研究凝固速度对共晶Si相、α(Al)树枝晶形态的影响.结果表明:随着试样在空气中、水中及液氮中凝固速度的不断提高,复合变质后共晶Si相进一步细化,α(Al)树枝晶的二次枝晶间距明显减小.     

Gd对Al-5Mg-2Si-Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Gd对Al-5Mg-2Si-Mn合金铸态组织、相结构、力学性能和断口形貌的影响。研究发现,Gd对Al-5Mg-2SiMn合金中的初生α-Al及共晶Mg_2Si相具有很强的变质和细化作用,当Gd含量为0.4%时,变质和细化效果最为明显,二次枝晶间距由未变质处理的28.23μm减小到12.96μm,共晶Mg_2Si尺寸从9.38μm减少到5.07μm。且合金的力学性能显著提高,抗拉强度、伸长率和硬度(HRB)分别由未细化变质的235MPa、3.9%和33.21增加至328MPa、6.0%和43.33,合金的断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂。     

旋转磁场对Mg_2Si/Al复合材料半固态凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在半固态对亚共晶、共晶和过共晶成分的Mg_2Si/Al复合材料施加旋转磁场后凝固组织特征。结果表明:复合材料合金凝固组织经过电磁搅拌后能够有效地细化Mg_2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。施加旋转磁场对共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织初生Mg_2Si相细化效果明显好于过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金。施加旋转磁场对亚共晶成分的Al-7Si-5Mg_2Si合金和过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金共晶Mg_2Si相的细化效果明显好于共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织。     

Sc对亚共晶Al-11Mg_2Si合金组织与力学性能的影响

通过XRD分析、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察及拉伸力学性能测试等手段,研究了添加稀土元素Sc对亚共晶Al-11Mg_2Si合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:在Al-11Mg_2Si合金中添加适量的Sc对初生α-Al和共晶Mg_2Si相同时起到良好的细化和变质作用。α-Al晶体由粗大的树枝晶转变为细小的球状晶,其平均尺寸由67.72μm减小至最小14.28μm;共晶Mg_2Si由粗大的片层状转变为细小的纤维状和颗粒状,其平均尺寸由12.37μm减小至最小1.80μm。经0.25%Sc处理后,合金的抗拉强度、伸长率和硬度分别由未细化、变质的269 MPa、5.2%和35HRB提高到334 MPa、9.4%和53 HRB,分别提高了24.2%、80.8%和51.4%。含0.25%Sc合金断口中大量形成韧窝,其断裂模式从脆性转变为韧性。     

新型Al-Ti-B-Sr复合中间合金线材的制备及其应用

以Al、K2TiF6、KBF4和Al-20Sr(质量分数,%)中间合金为原料,利用三步加料法和热挤压工艺制备Al-5Ti-1B-10Sr复合中间合金线材(d 9.5 mm)。该线材表面光滑,无气泡、起皮、裂纹等缺陷。组织结构分析表明:金属间化合物Al4Sr相为块状,平均长度为43.2μm,宽度为26.8μm,其内部或边缘存在许多孔洞和细缝;Al3Ti相呈颗粒状,平均直径为14.4μm;TiB2颗粒非常细小,平均尺寸为1.42μm,其中95.77%为尺寸≤1.97μm以下的颗粒。将该复合中间合金应用于Al-13Si合金的细化与变质处理后,合金基体的α(Al)晶粒得到明显细化,共晶Si相也由粗大的针状组织转变成细小的纤维状或颗粒状结构;同时,Al-13Si合金的硬度提高43.2%,达到96.5HB,细化和变质效果明显。     

超声场作用下Mg-4Al-1Si合金凝固组织

采用自行研制的镁合金熔体超声处理装置对Mg-4Al-1Si合金熔体进行处理,研究超声处理功率、超声处理时间和超声处理温度对其凝固组织及相形貌的影响。结果表明:超声处理可以显著细化Mg-4Al-1Si合金的凝固组织,适当提高超声功率和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。650℃Mg-4Al-1Si合金熔体经270W超声处理50s可以取得较好的细化效果,平均晶粒尺寸为107μm,为未经超声处理合金晶粒尺寸(383μm)的28%。另外,经超声处理的Mg-4Al-1Si合金中Mg2Si相由未经超声处理时的粗大汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。     

Al-8Ti-2C对Al-P中间合金变质效果的促进作用

研究了自制Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si的变质作用，发现该Al-P中间合金对共晶及过共晶Al-Si合金都具有优良的变质效果。同时还发现，当铝合金熔体中加入Al-8Ti-2C中间合金时，Al-P中间合金对两类Al-Si合金的变质效果会增强。当Al-24Si合金中TiC含量为0．03％(以Al-8Ti-2C中间合金方式)时，初晶Si的平均尺寸由原来的47μm细化为41μm，最大尺寸由原来的75μm降为55μm；加入Al-P中间合金和TiC颗粒50min后，就可以出现变质效果，时间再延长，变质效果也不会有更大的提高。当Al-12Si合金中TiC含量为0．03％时，初晶Si的平均尺寸由原来的50μm变为30μm。     

P-RE复合变质对Al-20Si合金组织、断口形貌的影响

以过共晶Al-20Si合金为研究对象,分析了P-RE复合变质剂的变质机理,测试了室温下铸态A1-20Si合金的拉伸性能,并对拉伸断口做了深入分析.试验表明,Al-20Si台金变质后,初生Si和共晶Si均得到明显细化,初生Si转变为近球形,共晶Si细化为粒状和短棒状.尺寸分别从100 μm以上减小到10～15 μm和1μm以下;室温拉伸试验表明,变质后台金强度提高了一倍.变质后Al-20Si合金的断口由细小的解理面和解理面之间的撕裂棱、韧窝组成,解理台阶之间聚集有大量韧窝带.     

变质和铸造工艺对Al-20Si合金初生Si组织的影响

研究了铸造工艺和变质处理对Al-20Si合金中初生Si组织的影响。利用光学显微镜以及Image Pro金相分析软件,对经过不同铸造工艺和变质处理的过共晶Al-Si合金组织进行了观察、分析和计算。结果表明,控制浇注温度、铸型温度以及变质剂加入量可细化初生Si颗粒,且变质剂细化初生Si颗粒的效果远大于浇注温度、铸型温度;当浇注温度为760℃或铸型温度为200℃时,凝固组织中的初生Si颗粒尺寸小于90μm,而磷盐变质剂加入量为0.8%或Cu-14P中间合金加入量为0.4%时,初生Si颗粒尺寸小于20μm。