混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

液-固混合制备Al-18Si合金的组织及性能

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-18Si合金,研究了液-固混合方式下Al-25Si合金的温度对制备Al-18Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的最终凝固组织与耐磨性能和热膨胀性能之间的关系。结果表明,在受控扩散凝固过程中,630℃固态纯Al与850℃液态Al-25Si合金混合所制备的Al-18Si合金中,初生Si相分布均匀,形貌规整,晶粒尺寸最小,耐磨性能最好。630℃固态纯Al和900℃液态Al-25Si合金混合制备的Al-18Si合金的线膨胀系数最小(15.51×10-6℃-1)。Al-18Si合金的耐磨性能主要取决于初生Si相的平均尺寸、形貌和分布。     

混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

过共晶Al-18%Si合金受控扩散凝固组织与行为

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18%Si合金,研究其凝固组织随低温母合金温度变化的演变规律和凝固行为本质。结果表明:受控扩散凝固能抑制初生硅相的过度各向异性生长,有效改善合金凝固组织结构。采用适当温度的Al-25%Si合金(800℃)和纯Al(580℃)混合进行受控扩散凝固时,凝固组织中初生硅相分布均匀,无宏观偏析,且其平均尺寸达到42.85μm。当纯Al温度偏低时,凝固组织中初生硅相偏聚严重;当纯Al温度较高时,凝固组织中初生硅相尺寸偏大。分析表明:在受控扩散凝固过程中,固-液界面前沿形成了较小的"成分过冷",初生硅相在过冷区内趋于平界面生长。溶质原子扩散距离的平方与平衡温度成对数关系,温度愈高,扩散愈充分,宏观偏析愈少。     

CDS制备过共晶Al-Si合金工艺参数的研究

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20％Si(质量分数)合金,研究了混合后熔体保温处理、冷却速度对合金组织的影响.研究表明,熔体混合后未进行保温处理时,初生硅尺寸在60～100 μm,且多为五瓣星状和不规则多边形;而进行保温之后,随着保温时间的延长,初生硅的尺寸逐渐减小;保温45 min后,初生硅尺寸在30～50μm,形貌比较圆整;而随着冷却速度的增加,目标合金组织中初生硅尺寸减小,由94.6μm减小到69.65 μm,长宽比由1.78增加到4.33.     

受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si合金

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18Si合金,研究了不同母合金成分在不同混合方式下混合对Al-18Si合金凝固组织中初生Si相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,在母合金过热温度相同的情况下,采用固态纯Al与液态Al-25Si混合,能够得到最佳的合金组织,其初生Si平均尺寸达到11.68μm,形状因子达到1.608,细化效果良好。分析表明,同种混合方式下,高Si母合金中Si含量越高,细化效果越好。当高Si母合金中Si含量较高时,液液混合能减少初生Si偏聚,得到良好的组织。当高Si母合金中Si含量较低时,固液混合得到的组织相对较好。     

不同过热温度控制及混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si的影响

通过受控扩散凝固技术制备了含Si量不同的Al-Si合金,研究不同过热温度和混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si相的影响。研究表明:随着Al-25Si过热温度的增加,初生Si相尺寸和长宽比减小,组织分布更为均匀;采用液-液混合方式初生Si相的效果比较好;随着Al-Si合金中Si含量的减小,初生Si相尺寸减小。     

CDS及导流器对Al-20%Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术和冷却导流器(CC)制备Al-20%Si(质量分数)合金,研究导流器角度及浇注温度对CDS制备Al-20%Si合金初生硅相的影响。结果表明:CDS和导流器均能细化初生硅相,且与常规的CDS过程相比,引入导流器可以更好地细化初生硅相,且随着导流器角度的减小,细化效果变好。采用820℃的Al-30%Si与660℃的纯铝混合,导流器角度为30°,浇注温度为630℃时,可以得到平均尺寸仅为18.8μm的初生硅相,且其分布均匀。分析认为:CDS可以减小初生硅相生长前沿的成分过冷,而导流器可以进一步促进液体的强迫对流,使熔体中温度场和浓度场更均匀,从而改善初生硅的尺寸、形貌及其分布。     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

原位观察共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成与扩展的影响

采用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了Al-20%Si合金在拉伸过程中裂纹形成与扩展过程,研究了共晶硅对Al-20%Si合金裂纹形成、扩展的影响。结果发现:随固溶温度升高,Al-20%Si合金共晶硅粒化效果显著。铸态Al-20%Si合金拉伸过程中在针状共晶硅处容易产生裂纹,且裂纹主要在共晶硅之间扩展。经560 ℃固溶6 h,190 ℃时效10 h后,合金中针状共晶硅完全转变为颗粒状,有效降低了裂纹扩展速度,合金的抗拉强度和塑性明显提高。     

粉末粒度对高硅铝合金显微组织及性能的影响

通过对快速凝固高硅铝合金粉末(Al-30%Si)进行真空包套热挤压,制备出高硅铝合金电子封装材料,研究了粉末粒度对高硅铝合金材料组织及性能的影响.利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR-2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和物理性能.结果表明:原始粉末颗粒尺寸大小能显著影响材料热挤压后的显微组织和性能.原始粉末颗粒越细小,其硅相越细小、抗拉强度和致密度越高、气密性越好、热导率和热膨胀系数越低.     

过热温度和时间对Al-21%Si合金凝固组织的影响

将0.5 g初始铸态Al-21%Si合金真空封装于14 mm的石英管中,分别在750、800、850和900℃温度下重熔并保温不同时间后水冷,采用光学显微镜分析Al-21%Si合金凝固组织。结果表明:Al-21%Si合金在750～850℃重熔保温20 min后初晶硅比初始铸态合金中的更大,但随着重熔温度的升高,初晶硅的颗粒尺寸逐渐减小,900℃温度下重熔时效果最好;在750℃重熔后初晶硅反而变粗,保温时间对初晶硅颗粒的尺寸影响不明显;在相对较慢的石英管水冷条件下,Al-21%Si合金中的共晶硅比初始铸态组织中的共晶硅更加细小;在750～900℃温度范围内保温不同的时间后,初晶硅的颗粒尺寸基本在25～43μm范围内波动;在800、850和900℃保温时均出现了不同生长程度的五瓣星形初晶硅组织。     

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.     

高压水雾化法制备的高硅铝合金粉末特性

用高压水雾化法制备高硅铝合金粉末．并对粉末的特性进行了分析检测.实验结果表明、用该方法可制得含氧量低、粒度分布均匀、压制性好的合金粉末与同种合金的铸造试样相比,粉末的显微组织得到了显著细化,Si相的形态、尺寸及分布得到了明显改善,其α-Al基体因合金元素固溶度的提高得到了显著强化     

初晶硅的遗传特性及其溶解动力学

将Al-21%Si(质量分数)合金在750~1 200℃分别重熔保温20、40、60、80、100和120 min后铜模快冷及重熔保温120 min后空冷,采用光学显微镜观察分析合金中初晶硅形态与尺寸的变化,对Al-21%Si合金中的初晶硅的溶解动力学进行分析。结果表明:过热温度越高,初晶硅尺寸越细小。在铜模快凝条件下,在750和850℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸的影响较大;在950~1 200℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸基本没有影响。当合金空冷时,即使过热温度足够高也不能获得细小的初晶硅组织,较高的过热温度和较快的冷却速度有利于消除过共晶铝硅合金中粗大初晶硅的遗传现象和获得细小的初晶硅。短时重熔实验和溶解动力学分析表明,当合金在1 200℃重熔并保温7~10 min后就可以使Al-21%Si合金中的初晶硅基本溶解。当重熔温度为950℃时,需要保温1.4~1.7 h才能使初晶硅得到溶解。     

液固分离法制备Al-65vol%Si电子封装材料组织及性能

采用液固分离法制备了Al-65vol%Si电子封装材料,借助扫描电镜、透射电镜等手段分析了合金中Si相的形态分布、界面及断口形貌,测定了合金的热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明:Al-65vol%Si合金组织中硅相颗粒分布均匀,形状规则呈近团球状和短杆状,Al/Si两相界面光滑、平直,无缺陷。合金密度2.4 g/cm3,室温下的热导率(TC)为119.5 W/(m.K),热膨胀系数(CTE)从50℃到400℃在6.5×10-6～11.3×10-6/K范围内稳定增加,抗弯强度为132 MPa,Si相的脆性断裂为主要断裂方式。Al-65vol%Si合金性能满足电子封装要求。     

Microstructures and properties of Al–45%Si alloy prepared by liquid–solid separation process and spray deposition

The microstructures and properties of Al–45%Si alloy prepared by liquid–solid separation (LSS) process and spray deposition (SD) were studied. The results show that the size, shape and distribution of the primary Si phase have different influence on the properties of alloys. Comparing with the Si particles with irregular shape, fine size and continuous distribution in SD alloy, the primary Si phase in LSS alloy is sphere-like, coarse and surrounded by the continuous Al matrix. The microstructure features of LSS alloy are beneficial to the higher thermal conductivity and lower thermal expansion coefficient at room temperature. The fine Si particle in SD alloy is advantageous to improving the mechanical properties. The increasing rates of thermal expansion coefficient with temperature are influenced by the distribution of the Si particles, where a lower rate is obtained in SD alloy with continuous Si particles. The agreement of thermal expansion coefficient with the model in LSS alloy differs from that in the SD alloy because of the different microstructure characteristics.     

半固态Al-6.6%Si合金的变形行为

分别对常规铸造Al 6.6%Si合金和电磁搅拌制备的半固态Al 6.6%Si合金试样进行了压缩实验 ,分析了它们的应力—应变关系和组织变化。结果表明 ,半固态Al 6.6%Si合金液固两相区压缩变形可分为触变流动初始阶段和稳定触变流动两个阶段。在触变流动初始化阶段 ,应力从零急剧增大到最大值 ,并在这个最大值上保持一段时间。在稳定触变流动阶段 ,随应变增加 ,应力缓慢下降 ,整个过程应力都大大低于常规铸造Al 6.6%Si合金压缩变形时应力。半固态合金在液固态两相区压缩变形后 ,其初生相微粒仍保持为球状 ,并且试样各处变形均匀。同时 ,对半固态合金变形中的初生相微粒簇现象和液固分离现象也进行了讨论。