稀土La变质Al-12.35Si合金的组织及性能

通过添加Al-La中间合金的方式对含多种合金元素的Al-12.35Si合金进行稀土La变质处理,研究La含量(0.1%～0.8%)对其微观组织及力学性能的影响。结果表明,适量La可以减小长针状共晶Si尺寸,细化第二相组织,减小初生α-Al二次枝晶臂间距。过量La可引起过变质,致使合金组织粗化。当La含量为0.2%时,Al-Si合金凝固组织变质效果最为理想且其力学性能最佳,抗拉强度从168MPa提高至188MPa,伸长率从0.44%提高到0.53%;随着La含量继续增加,合金强度及塑性下降。     

Yb对A356铝合金显微组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜等研究了稀土Yb对A356铝合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,Yb显著细化了A356合金中α-Al的晶粒尺寸,二次枝晶间距从41μm减小到30μm。共晶Si组织由粗大的针状或板条状细化为纤维状。添加Yb的A356铝合金中生成了一种新的AlSiYb金属间化合物。随着Yb含量的增加,A356铝合金的力学性能先增大后减小,当Yb含量为0.2%时,合金的力学性能达到最大值,其抗拉强度为195 MPa,伸长率为4.8%。     

富铈混合稀土对Al-4.5Cu合金微观组织和力学性能的影响

在Al-4.5Cu铸造铝合金中添加微量的富铈混合稀土,用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析等手段研究稀土元素对合金组织、力学性能和断裂特性的影响。结果表明,稀土可以显著细化α-Al枝晶并减小二次枝晶间距;与此同时,枝晶间区域形成了骨骼状或块状稀土化合物相,Al2Cu和稀土化合物相相互交织在一起呈网状分布。添加富铈混合稀土后,合金的屈服强度略微降低,抗拉强度增加。添加富铈混合稀土改善了合金的塑性,合金延伸率增加至7.4%～8.84%,其断裂机制由脆性断裂转变为韧性断裂。     

抽拉速率对DD15单晶高温合金组织和力学性能的影响

采用不同的抽拉速率制备了第四代单晶高温合金DD15,研究了抽拉速率对合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着抽拉速率的增加,铸态合金的一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,共晶含量增加,枝晶干和枝晶间的γ′相尺寸减小。不同抽拉速率合金热处理后都未见残余共晶,随着抽拉速率增加,γ′相尺寸稍有减小,γ′相立方化程度增加。合金的拉伸性能和持久性能随着抽拉速率的增加而升高。     

锶变质近共晶Al-Si合金力学性能与枝晶α-Al特征参数的相关性

测量了用不同Sr加入量变质的近共晶Al Si合金中枝晶α Al的一次分枝间距和二次枝晶臂间距 ,考察了枝晶α Al特征参数的变化对合金力学性能的影响。研究结果表明 :Sr的加入可以细化枝晶 ,表现为一次分枝间距和二次枝晶臂间距随合金中Sr含量的增加而减小 ;枝晶细化可以提高合金的力学性能 ,合金的铸态力学性能与枝晶α Al的特征参数是高度线性相关的     

Sm对ADC12合金微观组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段,研究了不同含量的稀土Sm对ADC12合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,Sm添加量小于1.0％时,随着含量的增加,二次枝晶臂间距、晶粒尺寸、Si相尺寸减小,抗拉强度和伸长率增加;当Sm含量为1.0％时,二次枝晶间距约为15 μm,晶粒平均尺寸为30～40μm,Si相大部分呈圆整度较好的短棒状或细小球状,此时抗拉强度为220 MPa,伸长率为3.1％,比ADC12合金分别提高了22％和210％;当Sm含量超过1.0％时,细化作用减弱,合金的力学性能下降.     

La和Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和激光导热等手段，研究了单独或复合添加La、Ce对铸造Al-7Si-0.6Cu-0.8Fe合金微观组织、力学性能和热导率的影响。结果表明，添加0.3%的(La+Ce)后，合金中α-Al相得到了较大程度的细化，二次枝晶臂间距(SADS)达到较小值(13.1μm),共晶Si形貌转化为细小的颗粒状且均匀地分布于晶界处，富Fe相长度降低了57.51%,其合金的热导率为159.68 W/(m·K)、抗拉强度为231.3 MPa、伸长率为6.89%,与未添加稀土合金相比，分别提高了13.79%、24.96%和118.73%。     

La变质对Al-8.5Si-3.5Cu-1.2Fe合金组织和性能的影响

研究了不同La含量对Al-8.5Si-3.5Cu-1.2Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,La的加入能变质α-Al、共晶Si相和针状β-Al_5FeSi相,且会生成AlSiFeLa相。当La含量为0.6%时,变质效果最佳,T6态La含量为0.6%的合金的最大抗拉强度为233MPa。α-Al相一次枝晶臂平均长度由181.3μm减至55.2μm,共晶Si相尺寸由13.0μm缩短至6.9μm,β-Al_5FeSi相尺寸由24.2μm减至14.7μm。当La含量超过0.6%时,β-Al_5FeSi相有变粗大的趋势,合金强度下降。T6热处理后,合金成分没有变化,但β-Al_5FeSi相出现溶断现象,且端部钝化,共晶Si转变为颗粒状。     

稀土Ce对Al-7Si-0.7Mg-0.2Fe合金组织和性能的影响

以Al-7Si-0.7Mg-0.2Fe铝合金为研究对象,利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机,研究了不同含量的稀土Ce对Al-7Si-0.7Mg-0.2Fe合金组织与性能的影响。结果表明:稀土Ce可以细化α-Al晶粒,减小二次枝晶臂间距(SDAS)。同时,还可以减小共晶Si的尺寸,使Si形貌由板条状向纤维状转变,具有良好的细化变质效果。此外,Ce还可以细化β-Fe相,改善β-Fe相形态,提高合金的力学性能。特别地,当稀土Ce含量为0.1%时,晶粒尺寸与SDAS最小,分别为82μm、17μm;合金T6热处理态抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到峰值,分别为344 MPa、311 MPa、3.77%。随着Ce含量的增加,拉伸断口呈现韧性断裂特征,裂纹主要沿晶界扩展;当Ce含量达到0.3%时,出现大量粗大的含Ce金属间化合物,造成脆性断裂。     

混合稀土含量对A356铝合金组织结构的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS和差示扫描量热法(DSC)等手段研究混合稀土(RE)合金添加量对Ti-B-Sr联合细化变质的A356铝合金显微组织结构的影响。结果表明:当稀土添加量为0.1%～0.3%(质量分数)时,随着稀土含量的增加,初晶晶胞尺寸、硅相尺寸、二次枝晶臂间距减小,硅相圆整度提高(长径比降低);当稀土添加量为0.3%时,初始α(Al)相的平均枝晶胞尺寸为76μm,二次枝晶间距为11.3μm,Si相长径比为2.13;加入0.1%～0.3%的稀土降低了合金的共晶点温度和初晶α(Al)的形核温度,并减小组织熔化过程中共晶反应的放热量。     

Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.2La-0.8Ce合金双级固溶处理工艺研究

以Al-12Si-6Cu-1.5Ni-0.3Cr-0.8Ce-0.2La铸造耐热铝合金为研究对象,对其进行双级固溶处理,以及人工时效。通过OM、SEM观察以及拉伸性能测试等手段,研究不同二级固溶温度和时间对合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,随二级固溶温度升高和固溶时间延长,合金初生Si相钝化,共晶Si和网状相溶断成颗粒状或块状,室温和高温抗拉强度呈先增加后降低的趋势,当二级固溶温度达到530℃,时间为2h时综合性能最好。对试样进行200℃×6h的时效处理,并进行室温和高温(300℃)拉伸试验,结果表明,当合金经过490℃×2h+530℃×2h+200℃×6h热处理后,室温抗拉强度达342.0MPa,高温抗拉强度达到159.9MPa。     

Effect of La addition on microstructure and mechanical properties of hypoeutectic Al-7Si aluminum alloy

The effect of La addition (0, 0.1, 0.2, 0.4, wt.%) on the microstructure, tensile properties and fracture behavior of Al-7Si alloy was investigated systematically. It is found that the La appears in the Al-7Si alloy in the form of Al₄La and Al₂Si₂La phases. La addition can refine the secondary dendrite arm spacing (SDAS) and eutectic Si particles, which are decreased by 7.9% and 7%, respectively, with the optimal La content of 0.1wt.%. Because when 0.1wt.% La is added, a relatively higher nucleation undercooling of 37.47 °C is observed. Higher undercooling degree suggests that nucleation is accelerated and subsequent growth is restrained. After T6 heat treatment, compared with the without La, the ultimate tensile strength of the alloy with 0.1wt.% La is enhanced by 5.2% from 333 MPa to 350.2 MPa and the elongation increases by 73% from 7.37% to 12.75%, correspondingly. The fracture mode evolves from the ductile-brittle mixed fracture to ductile fracture mode. However, when La element content reaches a certain value of 0.4wt.%, serious segregation takes place during the solidification process. The formed brittle phases deteriorate the tensile properties of the alloy and the fracture mode of Al-7Si-0.2/0.4 La changes to mixed ductile-brittle fracture mode.

     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象,对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能,以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明,挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成,晶粒尺寸约为148μm,二次枝晶间距约为20μm;经固溶时效处理后,共晶Si一部分溶入α-Al相中,一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界;固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6h固溶+8min水淬+170℃×6h时效处理后,抗拉强度为340.5MPa,屈服强度为274.5MPa,伸长率为10%,满足支架整体力学性能要求。     

定向凝固含Y镁合金的枝晶形态及微观组织研究

采用液态金属冷却高温度梯度定向凝固炉制备了含稀土元素Y的镁合金,研究了定向凝固镁合金的枝晶形态及微观组织特征。结果表明,镁合金的一次枝晶沿着热流方向生长,且一次枝晶周围含有六个二次枝晶呈花瓣形状。通过扫描电镜及能谱分析发现,凝固组织中除了a(Mg)固溶体及枝晶间的?(Mg17Al12)相组成外,还存在稀土相。稀土相呈粗大的杆状和细小的粒状形态,主要由Y、Mg、Al和Mn元素组成,其中稀土Y的质量分数占22%左右。     

A356铝合金Al-5Ti-1B和Al-10Sr熔体处理遗传效应

通过重熔试验研究Al-5Ti-1B和Al-10Sr中间合金在A356熔体中的遗传效应。结果表明:A356合金经熔体处理后流动性较母材提高17.36%,T6处理后α-Al枝晶细化,二次枝晶间距仅为16.8μm,共晶硅圆整,抗拉强度达269 MPa、屈服强度203MPa、伸长率12.5%、硬度92 HBW。伴随重熔,细化变质效果逐渐衰退,熔体质量下降,以致力学性能和流动性下降。试验发现固溶后快淬可减小变质衰退带来的影响。     

细化剂与冷却方式对K438合金组织和高温性能的影响

采用模壳面层细化与风冷/空冷相结合,研究了熔模精铸K438合金凝固组织及沉淀相形成规律,提出了改善合金高温力学性能的途径。结果表明,模壳面层细化为凝固过程提供了有效形核质点,促进凝固组织从柱状晶向等轴晶发生转变,有效地细化了合金的晶粒组织。风冷方式抑制了枝晶熟化和沉淀相粗化,显著降低二次枝晶间距及γ′析出相尺寸。截面等轴晶比例的增加有利于提高合金980℃/150 MPa高温持久性能。枝晶组织的细化及细小沉淀相的形成可以改善合金650℃高温拉伸强度,其中风冷试棒的高温屈服强度和伸长率分别为734 MPa和11%,相比空冷态分别提高了5%和41%。     

添加0.2%Sn对Al-Si-Mg合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及拉伸测试等方法,研究了0.2%的Sn元素对Al-Si-Mg系铝合金铸态以及T6热处理状态下的组织形貌演变以及力学性能的影响。结果表明:添加0.2%的Sn元素能够细化共晶硅相形貌,并使初生α-Al晶粒更加均匀,减少并改善了有害杂质相形貌及分布,在T6(535 ℃固溶6 h＋160 ℃时效5 h)状态下的规定塑性延伸强度和抗拉强度分别达到了262.3 MPa和305.1 MPa,伸长率为4.32%,比未添加Sn时的基础合金分别提高了9.8%和12.4%,伸长率提高了22.6%。     

稀土Sm元素对铸态Al-Si-Cu合金组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜及能谱分析,研究了稀土元素钐对铸态Al-Si-Cu 合金组织和力学性能的影响。结果表明：稀土元素钐的添加不仅能有效地细化Al-Si-Cu合金中的α（Al）枝晶和共晶硅相,而且使得富铁相的体积分数下降,其形状从中国汉字状转变为板条状。发现了两种富钐的金属间化合物：AlSiSm相和AlSiCuSm相,块状的 AlSiCuSm 相通常与针状的AlSiSm相连。稀土元素钐的添加使得Al-Si-Cu合金的力学性能得到改善,当钐含量为1.0%时,合金的抗拉强度和伸长率分别为220 MPa和3.1%。     

均匀化处理对挤压态Al-4Si(-0.2Er)合金显微组织及性能的影响

为改变Al-Si合金中第二相的尺寸、形貌及分布,改善合金的电学和力学性能,选用稀土元素Er作为合金化元素,制备了Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金,探究了稀土Er及均匀化处理对挤压态Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金显微组织及电学、力学性能的影响。结果表明:稀土Er有利于促进固溶态Si的析出且形成新相ErSi₂,增加了合金中第二相数量,弥散强化效果明显,提高了合金的力学性能,且导电率保持稳定。均匀化处理工艺为540 ℃×1 h炉冷的Al-4Si-0.2Er合金综合性能较强,均匀化处理促进了第二相的析出,同时减小了第二相尺寸,使其以颗粒状弥散分布,Al-4Si-0.2Er合金的导电率由挤压态的51.61%IACS提高至56.44%IACS,提高了9.4%,炉冷过程导致了合金的力学性能略有下降,抗拉强度为87.80 MPa,伸长率为35.9%,硬度为36.00 HV0.3。