Sr变质对Al—Si合金共晶硅中孪晶产生的影响

本文利用TEM观察了经Sr变质后Al-Si合金中共晶硅的生长特征。结果表明:变质后共晶硅中孪晶密度较高,且常有两个以上的{111}孪晶同时存在,生长速度对孪晶密度与孪晶特征影响很大。文章也分析了产生上述现象的原因。     

铝硅合金变质的研究进展

综述了当前国内外铝硅合金变质处理及其变质机理的研究进展。变质元素Na、Sr、Sb、Ba、Te、Bi、P、S、Ca、As、稀土等已取得了良好的变质效果,通过对比分析其变质机理以及绿色无污染、经济长效等方面的优缺点,比较了这些变质元素单一变质、二元变质和多元变质的优势与局限性,并展望了铝硅合金变质方法的发展趋势。     

半固态铝硅合金中共晶硅的形貌

利用扫描电镜研究了未变质和锶变质半固态铝硅合金中共晶硅的形貌,实验结果表明,未变质半固态合金中晶硅的形貌较常规铸态合金有较硅变化,从成簇的细长片状过渡到以粗短片状或碎块状为主,锶变质半固态合金中的共晶硅仍以细长片状为主,但有一部分为粗短片状或碎块状,上述结果与旋转磁场引起的熔体流动对凝固过程的影响有关。     

杂质原子在面心立方晶体中诱发的成对挛晶

为研究杂质原子在面心立方晶体内诱发的孪晶,采用刚性球模型进行计算研究。计算结果表明,当杂质元素的原子半径与晶体的原子半径之比约为1．65时,如果杂质原子吸附在面心立方晶体的{111}晶面上时,将可能在该{111}面上的某个[112]晶向上及与该{111}面的该[112]晶向成109．5。的另一个{111}面上的某个[112]方向上同时诱发挛晶,即诱发成对的挛晶,而不是仅仅在原来的{111}晶面上诱发一处孪晶．杂质原子诱发成对孪晶及单孪晶的的可能性各为50％．     

稀土及锶对铸造铝硅合金的协同变质作用EI

本文介绍了稀土和锶对ZL102及ZL104两种合金的协同变质作用。这两种铝硅合金只用稀土变质在砂型铸造时,其金相组织和力学性能与未变质的相差不多;若仅用锶变质,两种合金砂型铸造试样针孔度在5级以上,均不能满足砂型铸造生产要求。在这两种合金中加入0.2％稀土及0.04％锶时,变质效果良好,针孔度也低。     

稀土对共晶铝硅合金变质行为的探讨

本文用碳酸稀土直接变质共晶铝硅合金,取得了满意的效果。通过对不同变质剂加入量下共晶硅形貌的观察及特定部位的微区成份分析,探讨了稀土变质铝硅合金的机制。要使共晶硅成为密集分枝的扭曲纤维状变质形态,稀土首先要在硅相中触发足够数量的孪晶,并在生长界面前沿造就合适的稀土富集层。     

高应变速率下等径角挤压高纯粗晶铝中的形变孪晶与退火孪晶

在室温下对铸态高纯粗晶铝进行一道次高应变率动态等径角挤压(D-ECAP)变形,利用电子背散射衍射技术(EBSD)研究挤压过程中所形成的孪晶。结果表明:利用D-ECAP能够在粗晶铝中同时制备出形变孪晶和退火孪晶,但两者在形态、Kernel平均取向差(KAM)以及与相邻晶粒的取向差三个方面存在较大差异。D-ECAP高应变率和大剪切变形使高层错能铝中形成了百微米级的形变孪晶,形变孪晶的形态为透镜状,后续变形使得孪晶界偏离∑3 60°〈111〉取向关系且KAM值主要集中于0.6°~1.8°。高应变率剪切变形下形成的大量层错和复杂的位错组态以及高形变储存能在变形温升的作用下促进了退火孪晶的形成。退火孪晶的形态较不规则,但孪晶界的取向关系更接近于∑3 60°〈111〉且KAM值主要集中于0.2°~0.5°。     

Al 合金激光熔凝区中的孪晶组织

用透射电镜观察到,在含稀土 Al 合金激光熔凝区中存在大面积孪晶。激光快速熔凝使稀土元素Ce 在 Al 中的溶解度提高是导致孪晶生成的主要原因。选区电子衍射证实,孪晶结构的孪晶面为{111}。     

镍基高温合金微孪晶形成机制的研究进展

镍基高温合金具有优良的成分兼容性、良好的组织稳定性、抗氧化和抗腐蚀性能,被广泛用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键的热端部件。沉淀相γ'对位错运动的阻碍是镍基高温合金的主要强化作用之一。一般而言,这种阻碍作用不仅与γ'相的形貌、体积分数及尺寸有关,也取决于γ'相与位错的交互作用。通常这种交互作用机制可分为三种:切割机制、Orowan绕过机制和热激活攀移机制。当不同类型的位错切割γ'相时,在γ'相中会形成不同的高能缺陷,能够阻碍位错运动,延缓材料软化。这类结构或成分缺陷包括:反相畴界(APB)、复杂层错(CSF)、超点阵内禀层错(SISF)、超点阵外禀层错(SESF)和微孪晶。微孪晶化(Micro-twinning)是镍基高温合金中一种重要的变形机制,主要发生在中温高应力条件下。此外,中温拉伸变形过程中也有微孪晶产生。早期研究表明,微孪晶的产生与SESF有关,可以认为SESF是"胚体孪晶",且SESF是由a/3〈112〉超点阵不全位错切入γ'相产生的。基于溶质原子短程扩散的原子重排(Reordering)机制被用来解释微孪晶的形成,即a/6〈112〉不全位错切入γ'相中先产生CSF,而后CSF通过原子重排转变为SESF,最终形成微孪晶。最近的研究表明,在微孪晶产生过程中,Co和Cr原子会在成分偏析和柯氏气团的作用下发生长程扩散,因此有学者指出微孪晶的形成是原子重排短程扩散机制和偏析主导的长程扩散共同作用的结果。同时,对于高温合金微孪晶机制的研究,研究人员不再局限于其形成机制,而对微孪晶的长大机制有了进一步的理解。共格的纳米孪晶界作为金属材料中的一种特殊缺陷,可以有效阻碍位错运动,从而强化材料,这种强化方式已经在纳米铜、TWIP钢以及Ti Al合金中得到应用。研究人员发现,孪晶能够强化固溶强化的镍合金;同时,有学者发现镍基高温合金中退火孪晶界对位错运动有明显的阻碍作用。因此,微孪晶化有望成为一种强化镍基高温合金的方法。本文归纳了镍基高温合金中微孪晶形成机制的发展和演变,分析了不全位错、内禀层错、外禀层错、复杂层错、元素偏析以及柯氏气团(Cottrell atmospheres)在微孪晶化中所起的作用,同时也阐述了孪晶界面处元素偏析在孪晶长大中的作用。此外,本文还综述了微孪晶在镍基高温合金强化中的作用,指出了通过微孪晶强化高温合金过程中存在的问题,展望了微孪晶在高温合金强化中的应用,为研究高温合金的中温变形机制和孪晶强化机制提供参考。     

铜对孪晶诱发塑性合金组织和性能的影响

研究了铜对Fe-22.5/30 Mn-3Al-3Si TWIP钢的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,随着铜含量的增加,TWIP钢中奥氏体平均晶粒尺寸减小。铜含量超过0.5wt%后,TWIP钢的显微硬度明显提高。TEM观察显示TWIP钢未形变时组织中存在许多层错群和规则排列的位错列,形变后出现大量密集排列的形变孪晶和被形变孪晶分割的位错。     

Al-Si合金熔体变质效果评估判据

综述了评价铝硅合金变质效果的一般方法,主要有断口观察法、电导率法、金相法和热分析法.重点分析了热分析技术的各个判据,指出了目前热分析判据研究的两种动向,并指出人工神经网络技术结合成熟的热分析技术将有广阔的应用前景.     

"绿色”高效Al -Si合金变质剂--Al-P中间合金

为了解决Al-Si变质过程中的环境污染问题,用熔铸法制备了一种高效,低价格且适于产业化生产的Al-Si合金变质剂－Al-P中间合金,该中间合金w(P)可达到2．0％－5．5％,对共晶和过共晶（含Si量12％－24％）成分的Al-Si合金进行变质,加入0．3％－0．8％的Al-3P中间合金即得良好的变质效果,使其初晶Si数量明显增多,平均晶粒尺寸分别下降到30μm和50μm以下,该中间合金使用工艺简便,可在低温下加,而且无污染,无反应渣,变质效果长效稳定,易储存、使用综合成低,克服了当前变质的缺点,可以实现Al-Si合金的“绿色”变质,有着广阔的应用前景。     

快速凝固/粉末冶金(RS/PM)高硅铝合金材料的研究

采用冷压 +热挤压工艺制备快速凝固高硅铝合金材料 ,并探讨了挤压温度、保温时间、挤压比等工艺参数对材料组织及性能的影响 .研究结果表明 ,与高硅铝合金铸造材料相比 ,本研究所制的材料硅相尺寸得到了显著细化 ,且分布更为均匀 ,材料的抗拉强度和延伸率有明显的提高 .采用光学金相显微镜、SEM、XRD等手段对快速凝固高硅铝合金粉末及大块材料的微观结构及相组织进行了深入研究 .     

Effect of isothermal extrusion parameters on mechanical properties of Al-Si eutectic alloy

In this paper, mechanical properties of a deformed Al-Si eutectic alloy processed by isothermal extrusion at temperature from 573 K to 773 K with reduction ratio from 25% to 85% were investigated at ambient temperature. The results showed that a banded structure composed of matrix region and accumulation region of second phase particles was formed and a few cracks were generated in particles and evolved to voids among particles. The tensile strength of test specimens ranged from 250 MPa to 400 MPa and was directly related with temperature from 623 K to 773 K. The elongation of test specimens ranged from 2.8% to 13.1%, and had a peak value at 673 K under each section reduction ratio. A reduction in elongation occurred at section reduction ratio larger than 75% because of particle bands splitting aluminum matrix severely. The effect of temperature on mechanical properties was more significant than that of section reduction ratio. Excellent balance between strength and ductility can be obtained by extrusion at temperature 623-723 K and section reduction ratio 40-70%.     

In-situ observation of the nucleation kinetics and the mechanism of grain refinement in Al-Si alloys (Part I)

The nucleation behavior of primary aluminium phase in a hypoeutectic Al-Si foundry alloy is studied using the 3DXRD microscope during the liquid-solid phase transformation for continuous cooling. Grain nucleation and grain growth for few different casting conditions of a commercial aluminium alloy (A356: Al-7Si-0.4 Mg-0.1Fe-0.1Ti wt.%) were investigated using three dimensional X-ray diffraction microscope (3DXRD) located at ID11 at European Synchrotron Radiation Facility (www.ESRF.eu). To conduct the study a monochromatic hard X-ray beam (energy of 70 keV) with a beam size of 200×200 µm² was used and using a special furnace the microstructure evolution during solidification of a commercial Al-Si foundry alloy (A356) was monitored in-situ. Results gathered from solid fraction information showed adding 0.1 wt.% Ti (as Al-3Ti-B) changes the primary aluminium nucleation temperature and aluminium grain size. Furthermore, it showed that at slower cooling rate (0.04-0.1 K/s) grain refiner can alter the primary aluminium nucleation temperature by 20 °C, whereas at higher rates (2 K/s) this figure was reduced down to 5 °C.     

制取铸造Al-Si合金EBSD样品的方法

铸造Al-Si合金的组织特殊,制取EBSD样品时难度较大.本文综述了目前常用的制取铸造Al-Si合金EBSD样品的方法,包括电解抛光、离子铣削和震动抛光,对不同方法在实验周期、可操作性、成本及样品表面质量等几方面的表现进行了对比分析.并以ZL114A合金作为实际操作合金,利用上述方法制备样品,进行EBSD分析,实验结果...     

Effect of silicon content on microstructure and electrochemical behavior of hypoeutectic Al-Si alloys

The correlation of mechanical properties and corrosion behavior with microstructure parameters can be very useful for planning solidification conditions in order to achieve a desired level of final properties. The present study aims to investigate the influence of silicon content on the microstructural pattern, i.e., dendrite spacings and distribution of interdendritic phases on the corrosion behavior of Al-Si alloys castings. The corrosion resistance was analyzed by both the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique and Tafel's plots carried out in a 0.5 M NaCl test solution at 25 °C. The increase on silicon content has provided a dendritic refinement and a more extensive redistribution of the eutectic mixture which has provoked a decrease on the corrosion resistance.     

冷却速度对过共晶Al-Si合金的初晶Si微细化的影响

通过检测过共晶Al- 2 0 %Si- 1%Cu - 0 .5 %Mg - 0 .5 %Mn合金在不同变质处理下的组织变化 ,研究了冷却速度对初晶Si微细化的影响 .结果表明 :在 5 10 0℃ /s的不同冷却速度下 ,未变质合金的初晶Si粗大 ,为 5 0 12 0 μm ,冷却速度对初晶Si尺寸的影响较显著 ;磷变质或双重变质条件下 ,冷却速度的变化对初晶Si细化的影响较小 .双重变质剂具有同时细化共晶Si及初晶Si的作用 ,使初晶Si比磷变质更细小 ,可使初晶Si小于 2 0 μm