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.     

超声处理对Mg-9Al-3Si合金组织及力学性能的影响

研究了超声处理对Mg-9Al-3Si合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明,通过控制超声工艺参数可改善Mg-9Al-3Si合金凝固组织,提高其力学性能的目的。在超声功率为0~900W时,随着超声功率增大,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为700W。在超声处理时间为0~90s时,随着超声处理时间延长,合金中的Mg2Si相逐渐细化,其抗拉强度先增后减,转折点为60s。分析其断口发现,未经超声处理的合金断裂形式为解理断裂,经过超声处理的合金断口解理台阶尺寸减小,呈准解理断裂特征。     

亚微米SiC颗粒对Al-5Mg合金组织和性能的影响

采用半固态搅拌辅助超声处理的方法制备不同质量分数(1.5%和3%)亚微米Si C颗粒增强Al-5Mg复合材料,研究了Si C/Al-5Mg复合材料的微观组织以及室温拉伸性能。结果表明:亚微米Si C颗粒的加入提高材料的综合力学性能;随着Si C含量增加,复合材料的晶粒逐渐减小,这主要由于凝固过程中Si C颗粒能有效地促进α-Al形核并阻碍晶粒长大。其强化机制以细晶强化为主。     

V合金化对Al-9Si合金凝固组织与力学性能的影响

研究了V合金化对Al-9Si合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-9Si合金中添加V,析出化合物Si₂V,而无Al V化合物析出,V对初生α-Al的析出温度无明显影响。随着V量增加,Al-9Si合金的初生α-Al的形核温度和形核过冷度同步增加,0.4%V(质量分数)使形核温度由未添加V的607.5℃上升至612.6℃,过冷度由24℃增加至27.1℃;继续增加V量,形核温度略有升高,但形核过冷度略有减小。V添加使Al-9Si合金初生α-Al晶粒形态由枝晶向等轴晶转变,Al-9Si-0.4V合金的α-Al晶粒尺寸由Al-9Si的593μm细化至302μm。V对共晶Si无变质作用,但V能使针状β-Al5FeSi转变为鱼骨状的Al₁₂(Fe,V)3Si相。0.6%Sb(质量分数)变质Al-9Si-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为153.9 MPa、78.5 MPa和6.56%,较Al-9Si合金分别提高23.8%、14.1%和102.4%;硬度由47.3 HV提高至59.1 HV。Al-9Si合金的拉伸断口由撕裂棱和解理...     

稀土Ce对Al-10Mg合金组织及力学性能的影响

研究了添加稀土Ce及固溶处理对Al-10Mg合金显微组织及力学性能的影响。添加Ce能够细化Al-10Mg合金的铸态组织,并形成Al4Ce相,固溶处理可使Al3Mg2相溶解。随Ce添加量的增加,Al4Ce相由弥散分布的颗粒状、短杆状形态转变为粗大连续的枝状形态。综合考虑,添加0.4%的Ce对提高Al-10Mg合金的力学性能最为有效。     

稀土元素La对Al-10Mg合金组织及力学性能的影响

研究了稀土元素La对Al-10Mg合金铸态及固溶处理态显微组织及力学性能的影响。结果表明,La的加入使Al-10Mg合金晶粒组织细化,同时析出Al11La3化合物。经固溶处理后,Al3Mg2相溶解。随La添加量的增加,合金铸态和固溶处理态的力学性能呈先增后降的趋势。添加0.35%的La及435℃×15 h的固溶处理可显著提高Al-10Mg合金的力学性能。     

Al-6.5Mg合金的组织与力学性能

采用金相电镜、扫描电镜、EDS能谱分析、拉伸性能测试与JMat-Pro材料仿真软件等测试分析手段,研究了Al-6.5Mg合金铸态与退火热处理态下的微观组织与力学性能。结果表明,Al-6.5Mg合金铸态晶粒尺寸约为90μm,平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为228 MPa、131.7 MPa、31.9%与39%,铸态断口形貌呈现为典型的韧窝断裂。经500℃×24h与520℃×24h退火热处理后,合金材料的屈服强度、伸长率与断面收缩率保持不变,抗拉强度分别提升了23.2%与24.2%,为281MPa与283MPa,断口形貌仍呈现为韧窝断裂;受退火过程热力学驱动,晶粒内部与晶界处的Mg元素摩尔分数略有增加。     

Al-3Ti-3B-1Y合金对Al-9Si合金组织和性能的影响

研究了Al-3Ti-3B-1Y中间合金对Al-9Si-0.4Mg亚共晶合金微观组织和力学性能的影响,并分析了Al-3Ti-3B-1Y中间合金的作用机理。结果表明,加入Al-3Ti-3B-1Y中间合金后,Al-9Si-0.4Mg合金中α-Al晶粒由粗大树枝晶转变为尺寸较为细小的树枝晶,晶粒得到明显细化,共晶Si由长针状转变为颗粒状。Al-9Si-0.4Mg亚共晶合金的力学性能得到明显提高。     

P和Sr对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

研究了0.05%P、0.06%Sr及P和Sr复合加入对过共晶Al-20Si合金组织及力学性能的影响。结果表明:在合金中加入P时,合金的初生硅被显著细化;在合金中加入Sr时,合金的共晶硅被显著细化,且初生硅也被略微细化;P和Sr复合加入时,合金的初生硅和共晶硅同时得到细化,其中初生硅呈颗粒状,大部分共晶硅呈纤维状,且各相分布均匀;当镦粗比为70%时,合金的抗压强度较未变质的试样提升了14.4%。     

Si对Mg-4Al-1Zn-xSi合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机研究了Si含量变化对Mg-4Al-1Zn-xSi(x=0.5,1.0,2.0,质量分数,%,下同)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Si含量的增加,合金中的α-Mg基体组织逐渐细化;β-Mg17Al12相由点状(块状)逐渐转变为网状分布于晶界上;大量粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布。Si含量从0.5%增加到1.0%和2.0%时,α-Mg基体晶粒的平均尺寸从25μm分别细化到20μm和10μm;汉字状Mg2Si颗粒的平均尺寸从5μm分别增大到10μm和100μm;合金的硬度逐渐提高;其抗拉强度、屈服强度和伸长率先降低后升高;合金拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

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。     

杂质Ca对Al-5Mg填充合金凝固组织及力学性能的影响

结合拉伸试验和冲击试验,采用SEM、EDS和XRD等分析方法研究了杂质元素Ca对铝镁焊接填充合金铸态凝固组织和力学性能的影响。结果表明,Ca元素的存在改变了合金相组成。当Ca小于0.28%,合金中晶界富集由块状(Ti,Cr)₂Ca(Al,Mg)₂₀金属间化合物相。当Ca大于等于0.28%时,块状(Ti,Cr)₂Ca(Al,Mg)₂₀相和不连续条状Al₂Ca相共同在晶界富集。随Ca含量的增加,合金中块状相和条状相尺寸逐渐增大,数量逐渐增加。合金抗拉强度随Ca元素的增加先升高再降低,Ca含量0.28%时抗拉强度达到峰值。Ca小于0.28%时,合金塑性和冲击韧性缓慢下降,当Ca大于0.28%时,条状Al₂Ca相和块状(Ti,Cr)₂Ca(Al,Mg)₂₀相在晶界共存,低应力下两相破裂成为裂纹源,Al₂Ca硬脆相削弱了晶间结合强度,合金塑韧性大幅下降。合金拉伸或冲击断口由穿晶延性断裂(Ca<0.28%)转变为脆性断裂(Ca>0.28%)。Ca含量0.28%为合金韧脆转变点。     

ECAP路径对Al-10Mg-4Si合金组织及力学性能的影响

采用2A+4BA+2A混合路径对高含量Mg2Si的双相Al-10Mg-4Si合金在250℃进行ECAP8道次挤压来考察其对第二相颗粒分散及合金力学性能的影响,同时与BC路径挤压做对比。对铸态和挤压态合金采用SEM、TEM进行组织观察、室温拉伸试验进行力学性能测试。结果表明,2A+4BA+2A路径挤压使铸态合金组织明显细化、第二相颗粒均匀分布于基体、合金的力学性能显著提高,表明通过ECAP基本路径的组合来实现组织细化兼顾第二相均匀分散来进一步提高材料的力学性能是可行的。     

纳米ZnO颗粒对过共晶Al-20Si合金组织和性能的影响

为研究Al-Si合金凝固过程中纳米颗粒如何影响Si相形貌,在Al-20Si半固态区间加入0.5wt.%ZnO纳米颗粒并机械搅拌,铸态Al-20Si-0.5ZnO复合材料的强度和伸长率显著提高。其中,伸长率提高5倍左右。金相及SEM组织显示初晶和共晶Si都得到了细化。初晶Si由星状转变为多面体状或块状,且其边缘及凹角更加圆整,共晶Si的宽度也更加细小。研究结果表明,ZnO加入后与熔融铝液发生还原反应生成Al_2O_3,同时细化了初晶Si和共晶Si,从而显著提高了合金的伸长率。     

Mg-9Al-1Si-1SiC复合材料ECAP变形组织及力学性能研究

利用半固态搅拌辅助超声处理复合法成功制备了Mg-9Al-1Si-1SiC(wt%)复合材料,并在350℃以Bc路径对其进行等通道转角挤压(ECAP),研究了ECAP变形道次对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:1道次ECAP变形能够显著细化复合材料的基体晶粒,但是第二相未明显碎化。随变形道次增加到2和3次,第二相碎化程度增加,但仍然聚集,基体局部区域晶粒长大,出现粗晶和细晶两个区域;变形达到4道次后,复合材料的基体晶粒又变得均匀,β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si相均得到有效的碎化并且在基体中的分布趋于均匀。复合材料的抗拉强度随变形道次增加逐渐增加,伸长率先减小后增加。变形4道次后,复合材料力学性能最大:抗拉强度和伸长率分别达到283 MPa和14.79%,与铸态相比,抗拉强度和伸长率分别提高66.5%和127.5%。     

Ca对Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金的组织及力学性能的影响

采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-x Ca-0.5(Al-12.6Si)(x=0,0.25,0.5,1.0wt%)合金,研究了不同Ca含量对铸态Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金微观组织演变和力学性能的影响,分析了组织转变与力学行为之间的关系。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金中的α-Mg相被细化,呈长条状,最后又长大;合金中存在一定数量的长径比高达5.06的长条状α-Mg相及颗粒相均匀弥散分布于β-Li基体和晶界上,其成分主要为Mg_2Ca、Mg_2Si。当含0.5wt%Ca时,合金的抗拉强度为134 MPa,伸长率为30.6%。     

Al-Mn-Ti-P-Cu及Mg对过共晶Al-25Si合金组织及耐磨性能的影响

采用真空感应熔炼炉制备一种新型绿色中间合金Al-Mn-Ti-P-Cu,并添加金属Mg共同作用于过共晶Al-25Si合金,再对其进行适当热处理,最后检测实验效果,分析变质、强化、磨损机制.结果表明:该中间合金对组织中粗大的初、共晶硅及α(Al)均有明显细化作用;变质后,添加适量Mg可将Mg2Si强化相以相对细小形态引入基体,并最终在热处理后呈颗粒状均匀弥散分布基体中;随着组织的细化以及基体强度和硬度的提高,合金的磨损机制由磨粒磨损和粘着磨损的混合型磨损转化为单一的磨粒磨损,同时磨损质量损失降幅达46.6％,从而获得一种较理想的高强耐磨活塞材料.     

Te对Al-7Si-0.3Mg合金组织和力学性能的影响

采用Te对亚共晶Al-7Si-0.3Mg合金进行了变质处理,考察了加入量、熔体保持时间以及重熔次数对合金组织和力学性能的影响。结果表明,Te对Al-7Si-0.3Mg合金中的共晶Si相具有良好的变质作用。考虑到成本因素,Te的最佳加入量为0.1%左右时,共晶Si绝大部分转化为颗粒状,合金的抗拉强度和伸长率为240.1MPa和4.2%,相比未变质合金分别提高了31.1%和133.3%。熔体保持6h或经重熔3次后,Te变质的效果基本保持不变,表明Te具有良好的抗变质衰退和重熔特性,是一种长效变质剂。     

Cu对高压凝固Mg-9Al-1Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了常压及2 GPa级高压作用下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金微观组织和力学性能。结果表明:常压下,Mg-9Al-1Zn-0.5Cu合金铸态组织由等轴晶α-Mg、连成网状分布在枝晶间"骨骼状"的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相和枝晶间富铝而形成的白色层片状中间相β-Mg_(17)Al_(12)以及极少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸为192μm。在2 GPa高压凝固后,微观组织由等轴晶α-Mg、呈颗粒状或长岛状断续分布在枝晶间的β-Mg_(17)Al_(12)共晶相以及少量的Al_6CuMg_4相组成,平均晶粒尺寸仅为23μm,Al在基体中的固溶量高达5.81%;该合金的室温压断最大抗力为475 MPa,断面膨胀率为31%,比常压下的铸造合金分别提高53%和38%。其凝固组织细化、颗粒状或岛状共晶相β-Mg_(17)Al_(12)的弥散强化以及Al在基体中的固溶强化是其强度提升的主要机制,而组织细化和晶间第二相形态的改变是其塑性提升的主要原因。