DC铸造Al-12Si-0.65Mg-xMn合金中第二相的形成

采用LSCM、XRD、SEM、TEM及其附带的EDS,结合相图分析研究了半连续铸造(DC铸造)Al-12Si-0.65Mg-(0~2.27)Mn(质量分数,%)合金铸锭中的第二相及其形成过程。结果表明,Al-12Si-0.65Mg合金铸锭中存在α-Al、共晶Si、Mg_2Si和p相(Al_8Mg_3FeSi_6),它们分别是在567℃通过L+Al_5Fe Si→α-Al+Si+Al_8Mg_3FeSi_6、555℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si及550~554℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si+Al_8Mg_3FeSi_6反应形成的。当合金中添加Mn时,α-Al枝晶明显细化,同时合金铸锭中出现α-Al(FeMn)Si相;当Mn含量(质量分数,下同)从0.10%增加至2.27%时,α-Al枝晶形貌、尺寸及数量无明显变化,α-Al(FeMn)Si数量增多而尺寸不变;当Mn含量达到1.07%时,合金在647℃通过L+Al_6Mn→α-Al+Al_9Mn_4Si_3反应生成尺寸约80 mm的Al_9Mn_4Si_3,其中溶解了少量Fe形成Al_9(FeMn)_4Si_3,随Mn含量增加其数量增多而尺寸不变;经550℃均匀化处理后,合金中的Mg_2Si相溶入基体消失,共晶Si、p相和α-Al(FeMn)Si相球化成颗粒状,Al_9(FeMn)_4Si_3相形貌、尺寸及数量几乎不变,Al-12Si-0.65Mg-(0.10~2.27)Mn合金基体中析出尺寸约几百纳米的Al_9(MnFe)_2Si_3弥散相粒子,其数量随Mn含量增加而增多。     

AZ91D镁合金表面堆焊Al-Si合金涂层微观组织及分析

目的在镁合金上堆焊Al-Si合金涂层,分析Mg/Al界面处过渡区的组织、成分与形成过程。方法采用低成本、高效的直流脉冲熔化极气体保护焊(DC-PMIG welding),在低热输入下将ER4043(AlSi5)焊丝堆焊到AZ91D镁合金表面,形成Al-Si合金涂层。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析Mg/Al过渡区的微观组织,讨论过渡区的组织、成分,并分析其形成过程与机理。结果过渡区分为两部分。区域Ⅰ的主要成分依次为Mg+Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)、Al_(12)Mg_(17)+Al_3Mg_2和Al_3Mg_2,不规则块状Mg_2Si相弥散分布于其中。区域Ⅱ的主要成分为柱状α-Al,表面析出了大量点状Al_3Mg_2,α-Al柱状晶晶界处存在黑色点状Mg_2Si。结论直流脉冲熔化极气体保护焊能够在AZ91D镁合金表面制备Al-Si合金涂层,基体与涂层之间存在过渡区,过渡区中不同位置的镁、铝相对含量不同,成分也不相同。区域Ⅰ与区域Ⅱ中Mg_2Si不同的析出顺序,使其微观结构不同:Mg_2Si在镁含量相对较多的区域Ⅰ中优先析出并长大,形成块状Mg_2Si;而区域Ⅱ中率先析出α-Al,随后在α-Al晶界处形成了黑色点状Mg_2Si。     

6061铝合金的等温凝固组织及第二相的析出顺序

制备了不同等温温度时6061铝合金凝固试样,利用扫描电镜观察了试样的微观组织,利用能谱分析仪测试了等温凝固组织中相的成分,利用X射线衍射仪测试了等温凝固试样中的相组成。结果表明,6061铝合金从900～650℃等温凝固时相的析出顺序为:L→α-Al+Al_4Cu_9+CrMn_3+Cu_(16)Mg_6Si_7+Mn_5Si_3→Cr_3Si→Cu_2Mg→FeCr+Cu_(16)Mg_6Si→富Fe相→Al_7Cu_3Mg_6+Mg_2Si+α-AlFeSi;6061铝合金常见的有害富Fe相是在温度低于700℃时形成的;6061铝合金等温凝固时析出的第二相主要聚集在晶界处。     

Yb和Si对Al-Zr合金析出行为的影响及作用机制

采用显微硬度、电导率测试、扫描电镜及三维原子探针等测试手段研究了Al-ZrYb、Al-Zr-Si和Al-Zr-Si-Yb合金的时效析出行为以及Yb和Si的作用机制。结果表明,同时添加Yb和Si能明显提高Al-Zr合金的析出强化性能,两者均可加速Al-Zr合金时效析出,但作用机制不同。时效初期Yb在α-Al中优先扩散,形成Al_3Yb作为Zr析出的异质核心,加速Zr的析出,形成核壳结构的复合析出相Al_3(Zr_(1-x)Yb_x)。Si可以提高Zr在Al基体中的扩散速率,因此添加Si后合金中Al_3Zr的时效析出孕育期缩短,析出相长大速率增大,但同时合金抗粗化能力下降。此外,Si的加入大大降低了Yb在Al基体中的固溶度。因此尽管Yb仍然倾向于偏聚在析出相中心,但原子分数仅约1%,Zr在析出相中几乎均匀分布,Si在基体/析出相界面处略有偏聚,析出相(Al,Si)_3(Zr_(1-x)Yb_x)总体上不呈现核壳结构。     

Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织研究

通过重熔-凝固试验,研究了接近AA5083合金成分的Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织。结果表明:Fe和Si元素对Al-5Mg-0.8Mn有重大影响,促进了金属间化合物Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si的形成。当Fe、Si含量很低时,Al-5Mg-0.8Mn合金的凝固组织非常简单,只是在α-Al基体上零星散落着一些细小的Al_6(Fe,Mn)共晶相。当Fe、Si含量较高时,合金中不但出现了大量粗大的Al_6(Fe,Mn)和Mg_2Si共晶相,而且,共晶相Al_6(Fe,Mn)呈现多种不同的形态,而Mg2Si相主要呈汉字状。     

Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3(Sc,Zr)相的形成和组织细化

采用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)以及背散射电子衍射(EBSD),研究了含0.2%Zr和0.6%Sc的Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金中初生Al_3 (Sc,Zr)相的形成及其细化合金铸态组织的机制。结果表明:Al-Si-Mg-Cu-Zr-Sc合金熔体在凝固过程中析出了初生Al_3(Sc,Zr)相,由于其与基体的结构和生长取向相近,作为非均匀形核的核心使合金组织显著细化,并使合金铸态组织从粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶。初生Al_3(Sc,Zr)相以α-Al为核心生长,形成了"α-Al+Al_3(Sc,Zr)+α-Al+Al_3(Sc,Zr)+…"的偶数层共晶结构。     

预退火处理对等通道转角挤压双辊铸轧AA3003铝合金显微组织演变的影响（英文）

添加少量锆元素对双辊铸轧AA3003铝合金进行改性。在450℃对合金进行退火处理产生Al_3Zr析出相,同时出现富Mnα-Al(Mn,Fe)Si相。由等通道转角挤压引起的大塑性变形致使合金的晶粒细化且硬度增加。电子背散射衍射及透射电镜观察结果显示在热处理变形后期预先退火处理对合金显微组织变化的影响。对于变形前未进行退火处理的合金,在450℃退火时,其位错回复和α-Al(Mn,Fe)Si相析出使再结晶提前发生。由于预变形退火使固溶体中Mn原子含量降低,因此,在变形过程中对合金进行预变形退火处理会使回复更容易发生。Al_3Zr析出相能促进再结晶过程的进行。     

Al-15%Mg_2Si复合材料中二元相的研究

用原位内生法制备了Al-15%Mg_2Si(质量分数,下同)复合材料,通过XRD测试,定性和定量地分析材料中的相成分和相含量。利用Reflex模拟Al-Mg-Si系合金的XRD图谱,并与XRD测试结果对比。利用CASTEP中基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Al-Mg_2Si复合材料中的Mg_2Si相和Mg_(17)Al_(12)相的平衡晶格常数,热力学参数和弹性性质做了系统的研究,分析两相的稳定性和力学性能。XRD分析结果显示,Al-15%Mg_2Si复合材料中仅含有α-Al相和Mg_2Si相,且Mg_2Si相的质量分数为14.9%。模拟与实验中,相同晶面指数的XRD标定值相差很小,实验值验证了模拟值的可靠性。模拟值证实Al-Mg_2Si复合材料中,理论上只形成α-Al相和Mg_2Si相。CASTEP计算结果表明,Al-Mg_2Si复合材料中的Mg_2Si相较Mg_(17)Al_(12)相易于形成,且稳定性较好。Mg_2Si相的弹性模量E,剪切模量G,体模量B均大于Mg_(17)Al_(12)相,Mg_2Si相的力学性能较好,但脆性较大,且塑性较差。     

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。     

6061铝合金中富铁相在均匀化过程中的相变机理

采用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和透射电镜(TEM),研究6061铝合金中富铁相在均匀化过程中的转变和析出行为.结果表明:Mn元素直接参与6061铝合金中富铁相的相变过程,使富铁相由板条状的β-AlFeSi相转变成颗粒状的α-Al(FeMn)Si相,在560℃未发现明显的β-Al5FeSi→α-Al8Fe2Si的相变过程;在均匀化过程中,析出块状Al8Fe2Si相和颗粒状Al167.8Fe44.9Si23.9相,其中,Al167.8Fe44.9Si23.9相的析出速度受β-Al5FeSi→α-Al8Fe2Si的相变过程影响.     

不同铸型下Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金的微观组织与力学性能

采用熔模铸造、树脂砂铸造和石膏型铸造等方式成形Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金,由凝固冷却曲线可知合金凝固温度区间为111.4℃,其中熔模铸造凝固冷速最高,树脂砂铸造次之,石膏型铸造最低。Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金流动性较佳,可实现不同铸型的完整充型,凝固过程未观察到明显的铸件/铸型界面反应。合金铸态组织主要由α-Al相与Al_3Mg_2相组成,Al_3Mg_2相沿晶界均匀分布,与石膏型铸造相比,树脂砂铸造试样中α-Al相平均尺寸由324μm降至132μm;熔模铸造试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别为274.7MPa、136MPa、14.9%与60,经400℃×12h固溶后,本体试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别增至322.7MPa、144MPa、31.9%与68.3。铸态断口以沿晶断裂为主,可见少量微观韧窝;经固溶处理后断裂方式以韧性断裂为主,韧窝内可见少量的Al_3Mg_2相、Al_3Ti相与Al_3Zr相颗粒。     

铸造方法对Al-Mg-Mn-Ce合金组织和力学性能的影响

采用砂型铸造、金属型铸造和压铸制备了Al-5.0Mg-0.6Mn-0.25Ce合金,研究了不同铸造方法(冷却速率)对合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着冷却速率增加,铸态合金中的α-Al枝晶发生等轴化,粗大的第二相发生细化。低冷却速率时,砂型铸造、金属型铸造合金的铸态组织主要由α-Al枝晶和分布在周围的Al_3Mg_2相、Al_6(Fe,Mn)相、Mg_2Si相等第二相组成;高冷却速率时,压铸合金则由α-Al等轴晶和分布在其周围的短棒状含Mn相、针状Mg_2Si相组成。随着冷却速率增加,铸态合金的屈服强度、抗拉强度逐渐增加,而伸长率则呈现先增后减的趋势,这主要是与合金显微组织和内部气孔、缩孔等缺陷有关。冷却速率越高,合金组织越细,并且Mg、Mn固溶在α-Al基体内的含量增多,所以合金强度越高。然而,压铸合金中,组织内存在气孔和针状Mg_2Si相降低了合金的塑性。     

均匀化退火对5052含Er铝合金显微组织的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了单级、双级和三级均匀化热处理对新型5052含Er铝合金显微组织的影响。结果表明,合金经560℃/30 h高温均匀化热处理后,铸态组织中存在的非平衡共晶相大部分发生回溶,未溶的共晶相是Al_3Fe和Al-Fe-Er等富Fe相,第2级较低温的均匀化热处理有利于富Fe共晶相的球化和尺寸细化。研究结果还显示,均匀化制度显著影响析出相的析出行为。560℃/30 h单级均匀化后的缓冷过程中有大量杆状β′(Al_3Mg_2)和球状Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr相析出,但分布、尺寸很不均匀,析出相的总体积分数最高,为7.4%;第二级均匀化有利于细小均匀的Al_3(Er,Zr)、Al_3Zr纳米析出相形成,其中第2级均匀化温度为150℃时更有利于其弥散形核,析出相数量密度最高(20.3μm~(-1))、尺寸最细小(平均半径14 nm);采用三级均匀化处理可以在控制粒子尺寸的前提下,获得较高的数量密度。     

Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr合金铸态组织研究

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和金相(OM)分析,研究了Al-0.8Mg-1.0S-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr合金的铸态组织,探讨了合金在均匀化退火前后析出相变化。结果表明:电磁搅拌铸锭的晶粒多呈等轴晶、析出相主要为Al2FeSi、Al9Fe0.84Mn2.16Si及Al4Cu2Mg8Si7,以及极少量的Mg2Si相和β-Si,但未观察到Al3Zr相。均匀化退火后,第二相质点分布均匀,Mg2Si相、Al4Cu2Mg8Si7相溶解消失,Mn元素替代了部分Fe元素,使(AlFeMnSi)相增多,针状β-Al2FeSi相转变为颗粒状α-Fe1.7Al4Si相,出现了Al3Zr相。     

Be和Y对AZ91D压铸镁合金组织的影响

以AZ91D为基体,研究了添加Be和Y对其压铸组织的影响。结果表明,加入Be,AZ91D合金组织中析出了Mg_(3.1)Al_(0.9)、Mg_2A_(l3)和Mg_(17)Al_(12)相。Be含量增加,AZ91D合金α-Mg相枝晶得到细化,有球化趋势。Y也可显著细化α-Mg基体,并细化β-Mg_(17)Al_(12)相;随Y含量的增加,压铸AZ9D合金组织得到逐步细化,相组成为α-Mg、Mg_(0.97)Zn_(0.03)和Mg_(3.1)Al_(0.9)。     

锰含量对1050铝合金PS版基组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜等观察方式与拉伸测试手段,研究了锰含量对PS版基用1050铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,基体纤维组织的细化程度随锰含量的增加而提高,但是Mn在1050铝合金中的细化效果远不及Al-Ti-C的;随着锰含量增加(w(Mn)=0.1%、0.2%、0.3%),1050铝合金中第二相Al3Fe、β-Al(Fe,Si)随之减少,α-Al(Fe,Si)、Al6Mn相却随锰含量的增加而增多;当w(Mn)=0.2%时,基体的第二相占比降到最低值,当w(Mn)=0.3%时,基体初步形成了较为粗大的Al-Fe-Mn化合物;PS版基的抗拉强度随着锰含量的增加而降低,合金硬度值随锰含量的增加而增大。     

合金成分对Al-Zn-Mg-Cu合金凝固结晶相的影响

采用Jmat-Pro热力学相图计算软件对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的凝固过程及其结晶相形成规律进行了模拟。结果表明,Al-7.0Zn-2.3Mg-1.8Cu合金非平衡凝固过程中先后形成了Al_3Zr、α(Al)、Al_3Fe、Mg_2Si、Mg Zn_2和Al_7Cu_2Fe相。不同合金中的η(Mg Zn_2)、T (Al Zn Mg Cu)和S(Al_2Cu Mg)相的结晶温度区间分别为473.5～476℃、465～482℃和475～479℃。η(Mg Zn_2)、T(Al Zn Mg Cu)相的形成依赖于Zn/Mg比,且随着Cu含量的增加而减少。S(Al_2Cu Mg)相的生成量随Zn、Mg含量的增加而减少,随Cu含量的增加而增加。     

不同Mg、Si质量比对压铸铝合金组织与性能的影响

研究了Mg、Si质量比对Al-4Mg-xSi-0.6Cr合金组织和性能的影响。结果表明,未加入Si时,Mg主要固溶于α-Al基体中,少量形成颗粒状的Al_3Mg_2相,综合力学性能好。随着Si的加入,Mg主要与Si形成Al-Mg_2Si共晶组织,合金强度显著提高,但是塑性急剧下降。Mg、Si元素质量比减小导致Al-Mg_2Si共晶组织层片间距增大,形貌变为带有尖端的凹多边形,容易在拉伸过程中形成应力集中,加速合金断裂。当Mg、Si质量比减小到1.6时,继续提高Si含量,Mg_2Si相的数量不再增加,但是有长条状共晶Si生成,强化合金的同时使合金的塑性进一步降低。含Cr相的种类和形貌与Mg、Si元素质量比有关,过剩Mg时Cr元素以大块状Al13Cr2相存在,过剩Si时Cr元素以不规则状Al5(Cr,Fe)Si相均匀分布。     

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。     

Sc对AlMg5Si2Mn合金组织与力学性能的影响

研究了Sc含量对铸态AlMg5Si2Mn合金的显微组织,力学性能和断裂特征的影响。结果表明,添加适量的Sc对AlMg5Si2Mn合金中的初生α-Al和共晶Mg_2Si具有显著的变质效果。随着Sc含量从0增加到0.25%,初生α-Al形貌由较大的块状转变为细小的球状,共晶Mg_2Si的形貌由汉字状转变为纤维状或点状。Sc在合金中形成Al_3Sc相,作为异质形核基底促进初生α-Al形核,并晶粒细化。Sc原子富集在共晶Mg_2Si相的生长前沿形成成分过冷,Mg_2Si相的生长被抑制。Sc的添加可以提高合金的抗拉强度和伸长率,与未变质合金相比,添加0.15%～0.25%Sc的合金拉伸性能最佳,抗拉强度和伸长率分别提高了20.9%和60.4%。