Al-20Si合金熔体处理及内生SiC的研究

采用石墨坩埚熔炼Al-20Si合金,以PM(磷盐)作为变质剂,对熔体处理及熔体反应内生SiC进行了探讨.结果表明,随保温时间增加,初晶Si晶粒尺寸逐渐变细,保温时间为0、1、3、6 min时,其晶粒尺寸分别为18、15、12、9 μm;SiC是高温活性C原子和过共晶Al-20Si合金反应的最终产物;凝固过程中反应生成的SiC颗粒一部分团聚在Si原子集团周围,充当初晶Si的异质形核基底,另一部分溶入初晶Si和基体.     

熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的研究

探讨了温度诱导不可逆液液结构转变、低温熔体温度、高低温熔体混合比对熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的影响,研究了低温熔体温度、高低温熔体混合比对初生Si细化的作用规律,同时也对高温熔体状态及半固态低温熔体的作用机制进行了分析.结果表明,在选择高温熔体温度为1 150℃(1 h),低温熔体温度为640℃,其混合比例wL∶wH为0.5∶1时,初生Si细化效果最佳,其平均直径可细化到12 μm以下.     

熔体过热处理对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响

对亚共晶Al-10Mg2Si合金进行熔体过热处理,通过削-盘式摩擦磨损试验研究了显微组织对亚共晶Al-10Mg2Si合金磨损性能的影响。结果表明,熔体过热处理后,初生α-Al相转变为近球状等轴晶,Mg2Si相呈纤维状和短杆状均匀分布,且其二次枝晶间距降低了58%,硬度提高了13.5%,同时其磨损速率降低了16.49%。磨屑由合金未经熔体过热处理的推碾薄片状与卷曲状转变为小块粉末状,剥落区面积减小,剥落坑、犁沟和挤压沟槽均变浅。磨损机制由粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损共存转化为以剥层磨损为主,粘着磨损与部分氧化磨损共存的形式,说明熔体过热处理改善了合金的磨损性能。     

熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

超声波对Al-20Si合金中初晶Si的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金熔体进行处理,研究超声波以不同的导入方式对过共晶Al-Si合金中初晶Si的细化效果的影响。试验表明,在Al-20Si合金凝固过程中进行超声波处理,可以促进形核,破碎组织中粗大块片状初晶Si,减小晶粒尺寸,提高圆整度,并使其分布均匀。由于超声波的衰减效应,采用不同方式导入超声波进行处理时,对合金凝固组织的作用效果有较大区别。采用超声波导入杆在距熔体中心1/2半径处做环绕运动导入超声波,能够对初晶Si产生较好的细化效果,所获得的凝固组织细化区域更大,初晶Si分布更加均匀。     

RE对Al-10Sr中间合金组织的影响及在Al-Si合金中的应用

研究了不同稀土元素(RE)添加量对Al-10Sr中间合金组织的影响以及新型Al-10Sr-RE中间合金在Al-Si中的应用。结果表明:在Al-10Sr中间合金的基础上添加稀土(RE)元素能明显改善Al-10Sr中Al_4Sr相的形貌,即随着RE含量增加,Al_4Sr的形貌由针状向块状转变,当RE添加量达到4%(质量分数)时,Al_4Sr相完全成为块状。最佳RE添加量为4%,由此成功制备出了Al-10Sr-4RE中间合金变质剂。对Al-20Si合金的实际应用表明,初晶硅晶粒尺寸分布趋于均匀,晶粒较普通Al-10Sr变质剂减小1倍。     

高能超声对Al-20Si合金组织和力学性能的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20Si合金微观组织形貌及其力学性能的影响。结果表明,在660℃温度下,对Al-20Si合金熔体进行高能超声波处理,可以使Al-20Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒,圆整度高,分布均匀,并且使其抗拉强度和伸长率提高。通过对合金拉伸断口形貌的观察,发现在经过超声处理的Al-20Si合金断口上有较多的撕裂带和韧窝,表现为脆性断裂和韧性断裂的混合型断口。     

固液混合铸造Al-40Si合金的显微组织和力学性能

采用固液混合铸造的Al-40Si合金组织细小，合金力学性能明显优于传统铸造和半固态加工合金，并且解决了传统铸造Al-40Si合金铸件难以热加工的问题。在本工艺条件下，当添加平均粒度为120μm的粉末且粉末添加量与合金熔体质量比为1时，Al-40Si合金中的初晶硅平均粒度可控制在30μm以下；材料的室温力学性能为：σb=119.6MPa，σ0．2=105MPa，δ=1．43％。     

过滤对高杂质含量的Al-12％Si合金组织和性能的影响

采用过滤器对电热法生产Al-30％Si粗合金配制的Al-12％Si合金进行了过滤除杂,研究了过滤对其微观组织及力学性能的影响.结果表明:该合金经过滤后能除去大部分Fe、Ca等杂质,使Fe相呈现出小块状或多面体状,球化趋势明显,消除了细长线状的Ca相,合金的力学性能得到明显改善,其抗拉强度已经接近纯Al配制合金.     

喷射沉积Al-10Si合金的力学性能

采用喷射沉积和热挤压方法制备Al-10Si合金,实验研究了合金力学性能。结果表明,喷射沉积和热挤压,可以使Al-10Si合金获得2～4μm均匀分布的共晶Si,极大改善了合金的塑性(δ5=25.2%)。合金试样的轴向拉伸断口呈现大量的细小韧窝,断口上少有Si出现,裂纹主要沿铝基体扩展。合金的屈服强度和极限强度分别为148 MPa和197.5 MPa。     

固溶处理对铸态Mg-4Al-2Si合金组织和性能的影响

研究了固溶处理对铸态Mg-4Al-2Si(AS42)合金组织和性能的影响.结果表明,铸态与热处理态合金均由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相3部分组成.固溶处理使合金中的β-Mg17Al12相发生部分溶解,汉字状Mg2Si相颗粒出现球状化,合金的力学性能有较大幅度的提高.铸态与热处理态合金的断裂形式均为准解理脆性断裂.     

电磁泵铸造对ZLSi9Mg铝合金组织及力学性能的影响

根据电磁泵原理研制了铝合金电磁泵实验装置；采用正交实验分析方法研究了ZLSi9Mg铝合金液体在被电磁泵输送时，直流电和磁场的作用对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：ZLSi9Mg铝合金熔液经电磁泵输送后，其凝固组织得到细化，在最佳工艺条件下，其抗拉强度、伸长率提高；且磁场作用对合金的抗拉强度和伸长率的影响大于电流的作用。     

Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-2Si合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入少量的Sb(0.25%~0.75%)能有效细化汉字状Mg2Si相颗粒和α(Mg)基体组织,并在合金中形成Mg3Sb2相,提高合金的力学性能:当Sb含量为0.25%时,Mg2Si颗粒显著细化;当Sb含量为0.75%时,α(Mg)基体组织的细化效果最佳,形成了细小、均匀的α(Mg)等轴晶组织,此时合金的抗拉强度和屈服强度达到最大值;当Sb含量大于0.75%时,Mg2Si相颗粒向晶界大量偏聚并粗化,导致材料力学性能迅速下降。     

P-RE对过共晶Al-Si合金组织和性能的影响

采用P和RE对过共晶Al-Si合金进行复合变质处理,在不同P和RE添加量下对合金显微组织和力学性能进行了分析和测量。结果表明,P和RE复合变质对初晶硅和共晶硅均有很好的变质效果,初晶硅尺寸明显减小且棱角钝化,共晶硅由原来的长针状变为颗粒状。加入(质量分数,下同)0.08%P和0.6%RE时,合金的微观组织和力学性能同时达到最佳,室温和高温抗拉强度分别达到306MPa和187MPa,与未变质合金相比,提高了20%和34%;室温和高温伸长率分别达到0.48%和1.58%,与未变质合金相比,提高了40%和88%。     

工艺参数对触变压铸Al-30Si组织和性能的影响

研究了等温处理工艺和压射速度对触变压铸Al-30Si合金(加入1%的磷盐变质处理)组织和力学性能的影响。结果表明,触变压铸组织和常规铸锭组织相比,初生Si的形貌更加圆整,针状的共晶Si消失,而α-Al的的枝晶被打碎,以弥散的颗粒状分布;在固相率较高时,部分α-Al未熔化,以固相保留下来,形态为球状或近球状。常温下的抗拉强度在620℃保温100min和120min时,都随压射速度的增加呈现出先增大后减小的趋势,前者的最大值出现在6m/s,为226MPa;而后者的最大值出现在4m/s,为230MPa。在630℃保温120min时,抗拉强度随压射速度的增加而逐渐减小。