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%。     

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。     

Al-4P变质对Al-20Si合金组织和切削性能的影响

采用正交试验法,研究了Al-4P变质对Al-20Si合金显微组织和切削性能的影响,优化了改善Al-20Si合金切削性能的工艺参数。研究表明,Al-4P添加量对初生Si的影响最为显著、变质时间的影响次之、变质温度的影响最小,优化出的改善切削加工性能的工艺参数:Al-4P添加量为1%、变质温度为760℃、变质时间为1 h。经最优工艺处理后,初生Si变得细小、分散且圆钝化,平均尺寸由变质前的120μm减小到30μm左右,刀具耐用度提高,切削加工性能得到改善。     

稀土Gd对Al-20Si合金显微组织和力学性能的影响

研究了稀土Gd对Al-20Si合金组织和性能的影响。结果表明:当稀土Gd含量为1.5%时,α-Al和初生Si明显细化,力学性能最佳,抗拉强度为177 MPa,硬度为119 HBW。     

Mg含量对Al-20Si合金显微组织及力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机、X射线衍射仪和扫描电镜分析了Mg含量对Al-20Si铝合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:合金中主要有α-Al、共晶硅、初生硅和Mg2Si等相存在,随着Mg含量的增加初生硅数量逐渐减少,并且变得细小;抗拉强度逐渐增加,而伸长率呈先下降后上升的趋势,硬度与伸长率的变化趋势相反.     

Al-10RE中间合金对Al-20Si合金组织和性能的影响

研究了不同Al-10RE添加量对Al-20Si合金铸造组织和力学性能的影响。结果表明,加入Al-10RE后的Al-20Si合金主要由α-Al基体、初晶Si、共晶Si和针状的Al11RE3相组成;初晶Si的形状由大块状变为小块状和球状,其最佳加入量为1.5%,初晶Si平均晶粒尺寸最细小,且呈弥散均匀分布。其抗拉强度、伸长率和硬度达到最大值,分别为117 MPa、11.0%、87.76。分析认为,RE的加入改变了初晶Si晶粒的生长方式,而细化的晶粒以及针状Al11RE3相的产生又大大改善了Al-20Si合金的力学性能。     

凝固条件和Sr含量对Al-13Si合金组织的影响

熔炼不同Sr含量的Al-13Si合金,在不同铸型条件下考察凝固条件和Sr含量对凝固组织的影响。结果发现凝固速度和Sr含量是影响变质效果的两个重要因素,凝固速度越快或Sr含量越高,共晶组织越细密,变质效果越好,没有发现过变质现象,并且重熔对Sr的烧损影响不大。     

微量Zr对过共晶Al-20Si合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜/能谱、X衍射分析仪及力学性能测试等手段,研究不同添加量的Zr(0.15%,0.3%,0.45%,0.6%)加入Al-20Si合金后对微观组织和力学性能的影响。结果表明:Al-20Si合金中添加微量Zr能使合金中初生硅形态从粗多边形和星形细化为细小多面体形状,并逐渐球化;共晶硅形态从粗大片状、针状结构变为离散颗粒细纤维结构。当Al-20Si合金中的Zr添加量为0.3%时,其细化变质效果最明显,初生硅平均长径比由1.71降至1.26,共晶硅平均长度由20.6μm降至8.7μm。此时,合金的拉伸强度和伸长率分别由初始的89.4MPa和0.67%增至132.1 MPa和1.2%,分别提高了47.8%和79.1%。从XRD和EDS分析结果可知,Al-20Si合金中加入Zr元素形成了Al_4Si_5Zr_3合金相。由断口分析可知,添加Zr形成的Al_4Si_5Zr_3相使合金颗粒弥散并形成了钉扎强化,从而使其力学性能得到显著提升。     

元素Cu、Mn及热处理对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

在Al-20Si合金中添加含Cu、Mn元素的中间合金,熔炼得到Al-20Si-0.2Cu-0.3Mn、Al-20Si-0.6Cu-0.5Mn、Al-20Si-1Cu-0.7Mn和Al-20Si-1.4Cu-0.9Mn的Al-Si合金。采用金相显微镜、拉伸试验机、布氏硬度计等对铸态及固溶处理+人工时效(T6)热处理态的不同Cu、Mn含量的Al-20Si合金的微观组织及力学性能进行研究。结果表明:Cu、Mn元素可以细化Al-20Si合金中的初生硅和共晶硅,使其组织均匀化,并提高Al-20Si合金的抗拉强度和布氏硬度。Cu、Mn元素的合理添加量分别为1wt%和0.7wt%,此时铸态Al-20Si合金的抗拉强度达到最大值(238 MPa),T6热处理态Al-20Si合金的硬度达到最大值(212 HB)。T6热处理可以改善Al-20Si合金中的Si相,细化初晶硅和共晶硅,消除枝晶,并形成固溶强化。     

Sr对铸态Al-7Si-Mg合金组织和力学性能的影响

以砂型铸造Al-7Si-Mg合金为研究对象,研究了Sr含量对Al-7Si-Mg合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加Sr变质后,铸态Al-7Si-Mg合金的晶粒粗化,一次柱状晶生长明显。Sr变质Al-7Si-Mg合金中共晶Si形貌由针状或层片状组织向细化纤维状转变。当用0.06%的Sr变质时产生过变质现象,界面处Al-Si-Sr三元化合物逐渐增多,并产生富集。当Sr的含量为0.04%时,Al-7Si-Mg合金的抗拉强度和伸长率均达到最大,比未变质合金的抗拉强度和伸长率分别提高了8.4MPa、68.4%。     

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。     

搅拌摩擦加工改善Al-20Si合金组织和力学性能的研究

研究了搅拌摩擦加工对铸造Al-20Si合金组织性能的影响,分析了不同加工道次对于合金微观组织和力学性能的作用。试验发现,铸造Al-20Si合金经过搅拌摩擦加工处理后,材料中粗大的初晶硅颗粒和细长的针状共晶硅明显被细化;材料的平均硬度略微降低,抗拉强度和伸长率分别由90.8MPa,0.8%提升至3道次后的202.5MPa,15.8%。     

Nd和Ce对Al-20Si合金组织和性能的影响

采用Nd和Ce对Al-20Si合金进行变质处理,利用扫描电镜、显微硬度计和万能拉伸试验机对合金的组织和力学性能进行了分析。结果表明,随着Nd含量增加,初生Si的尺寸先减小后增大,抗拉强度先增加后降低。随着Ce含量增加,初生Si尺寸先缓慢减小后快速减小,抗拉强度持续增加。复合添加0.4%的Nd和0.7%的Ce并未细化初生Si,可能原因是Nd能阻碍Ce对初生Si的细化效果。因此,Nd含量需控制在一定范围内,而Ce含量需超过临界添加量,才能较好地细化初生Si。     

Al-30Cu-3P中间合金组织及其对Al-20Si合金的变质效果

采用熔体混合法制备Al-30Cu-3P中间合金,研究了熔体混合情况下制备的Al-30Cu-3P中间合金凝固组织的演变及其对Al-20Si合金的变质效果。结果表明,Al-30Cu-3P中间合金组织由初生α-Al+(α-Al+CuAl2)共晶+AlP组成。随着熔体搅拌时间延长,Al-30Cu-3P合金的组织中,初生α-Al相数量逐渐减少,AlP数量逐渐增多,尺寸逐渐增大。熔体搅拌时间为20 min时制备的Al-30Cu-3P中间合金中形成的AlP尺寸最小,将其加入到Al-20Si合金中进行变质,初生Si的尺寸由61.36μm细化到20.24μm。     

Sb对Mg-4Al-4Si合金组织和力学性能的影响

研究了Sb对Mg-4Al-4Si(AS44)镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,未加Sb时,铸态AS44合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成,Mg2Si相呈粗大的骨骼状、块状和汉字状3种形态;加入少量的Sb(0.25%~1.25%)能有效细化Mg2Si相,并在合金中形成高熔点和较为弥散分布的Mg3Sb2相。随Sb含量的增加,Mg2Si相形貌发生显著变化,从粗大的骨骼状逐渐转变为块状和汉字状,当Sb含量达到1.25 wt%时,几乎全部转变为较细小的汉字状Mg2Si相颗粒。随着组织的改善,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均得到不同程度的提高。     

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。     

变质和热处理对Al-20%Si合金组织和力学性能的影响

采用P-Cu中间合金和Al-10%RE中间合金对过共晶Al-20%Si合金进行变质处理,研究了变质和热处理对Al-20%Si合金组织和力学性能的影响.结果表明,合金经变质和热处理后,初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为细小的颗粒状,并且其抗拉强度、伸长率、硬度、冲击韧度得到明显改善,特别是当采用复合变质和T6工艺联合处理时,合金的抗拉强度、伸长率、硬度、冲击韧度长分别提高到306 MPa、0.48%、166.7 HB和11.009 8 J/cm2,比未变质铸态合金分别提高了27%、54.8%、37.3%和17.7%.原因在于复合变质与T6处理增加了基体的强度,抑制了裂纹的萌生和扩展.     

合金元素Cu、Mn对铸态Al-20Si合金微观组织和力学性能的影响研究

采用加入不同含量的Cu、Mn研究其对A1-20Si合金铸态组织及性能的影响进行研究。利用扫描电镜、万能拉伸试验机和硬度计对合金的组织和力学性能进行了分析。研究结果表明:随着Cu、Mn元素含量的增加,A1-20Si合金铸态下金相组织中不规则黑色块状初生Si尺寸减小,数量增多,网状共晶Si逐渐细化,点状共晶Si数量增多,硬度有所增加,在熔炼温度为780℃,1.1wt%Mn、1.8wt%Cu时,硬度达到最大值149 HB,抗拉强度达到最大值399.8MPa。     

混合稀土对过共晶Al-20Si合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针及力学性能测试,研究了不同比例的混合稀土Pr和Y对过共晶Al-20Si合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:Al-20Si合金中添加稀土Pr和Y能使合金中粗大的块状及五瓣星状初生Si变质为细小的块状和部分粒化;当Pr和Y按质量比1:1的比例混合(0.5%Pr、0.5%Y,质量分数)时,细化效果最为显著,初生Si尺寸由96μm减小到41μm,减小57.3%,共晶Si由粗大的针片状变质为类蠕点状;此时,合金的抗拉强度由93 MPa提高到143 MPa,伸长率从1.12%提高到2.79%,分别提高53.8%和149%。     

Nd对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及力学性能的影响

研究了Nd含量(0、1.0%、2.0%、3.0%)对Mg-4Al-1Sr合金显微组织及室温、高温力学性能的影响.研究结果表明,合金中添加Nd后,细化了合金晶粒,形成高熔点的针状强化相Al11Nd3,很大程度上提高了合金力学性能.当Nd含量达到2.0%时,合金的室温、高温抗拉强度分别达到了206 MPa和138 MPa,比未添加Nd时提高了20%和14%.随着Nd含量的进一步增加,合金中析出了大块状Al2Nd相,该相的形成降低了合金的力学性能.