Al-20Mg合金高压凝固力学性能研究

将Al-20Mg合金在不同压力下凝固,采用OM,XRD以及拉伸实验对合金凝固后的物相组织及力学性能进行研究.结果表明,随着凝固压力的升高,Mg元素在Al基体中的固溶度提高,当凝固压力为2 GPa时,Al-20Mg合金转变成为过饱和固溶体,其力学性能显著提高,合金的抗拉强度提高到474.8 MPa,是常压凝固之后合金抗拉强度的8.9倍,屈服强度达到232.8 MPa,延伸率也达到11.1%.当凝固压力增加到3 GPa时,合金的屈服强度有所下降,这是由于更高压力下凝固后Mg在固溶体中的均匀分布会降低合金的力学性能.高压凝固后Al-20Mg合金的断裂机制由常压下的解理断裂转变为高压下的韧性断裂.     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

Mg对Al-5%Fe合金组织的影响

研究了Mg对Al-5?合金中Al3Fe相形貌的影响.研究发现,Mg对Al-5?合金中Al3Fe相的形貌产生较大影响.未加入Mg时,初生Al3Fe相大多为针状,少量为花朵状.加入Mg后,组织得到改善:初生针状Al3Fe相变小,有向花朵状转变的趋势,共晶Al3Fe相长成针点状;当Mg量超过0.5%后,初生Al3Fe相的分枝加剧.     

深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、拉伸试验、硬度测试、SEM断口分析等研究了不同时间深冷处理对Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响。结果表明:对铸态Al-7Si-2Cu-0.3Mg合金进行520℃×6 h固溶+-196℃不同时间深冷+160℃×6 h时效处理试验,随着深冷时间的增加,合金的抗拉强度和硬度逐渐增加,伸长率逐渐降低,抗拉强度和硬度在深冷22 h前提升明显。固溶+22 h深冷+时效处理合金的抗拉强度、硬度分别为351.2 MPa、135.5 HB,比固溶+时效处理合金分别提高了10.1%和8.4%。随着深冷处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,固溶+22 h深冷+时效处理合金的晶粒较为均匀细小,深冷处理有效改善了合金的组织。     

3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的组织和力学性能

利用ProCAST软件对不同壁厚(5～30 mm)阶梯件的充型和凝固过程进行模拟,结合模拟结果进行浇注实验,重点研究壁厚对3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着壁厚减小,合金中α(Al)的二次枝晶臂间距、共晶硅尺寸以及含Fe相的尺寸均减小;而合金的致密度和拉伸力学性能显著升高。T6态下,合金的最高(壁厚5 mm)抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为2.13%。随着壁厚减小,合金的凝固冷却速度增加,组织得到细化,致密度提高,合金的强度和伸长率提高。此外,3D打印砂型铸造的铝合金性能受到砂模粘结剂含量的制约,断后伸长率较低。     

纳米SiC颗粒对Mg9Al-1Si合金组织及力学性能的影响

研究了纳米Si C颗粒对Mg9Al-1%Si(以下记作Mg9Al-1Si)合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:Mg9Al-1Si合金组织由α-Mg基体、网状β-Mg17Al12相及粗大汉字状或细长鱼骨状两种形态的Mg2Si相组成。加入质量分数为1%的纳米Si C颗粒,Mg9Al-1Si合金的α-Mg基体晶粒明显细化;β-Mg17Al12相变细变小,网状分布改善不大;粗大汉字状Mg2Si相消失,鱼骨状的Mg2Si相变得更加细小。合金的力学性能得到显著提高,屈服强度提高了13.5%;抗拉强度提高了54%;伸长率由0.48%提高到1.56%,提高了225%.     

Mg对Al-Cu-Mn-Ag合金的组织与力学性能的影响

通过铸锭冶金及形变热处理,制备了不同Mg含量的Al-Cu-Mn-Ag合金。采用拉伸测试、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）及透射电镜（TEM）研究了Mg含量对合金显微组织与力学性能的影响。结果显示,添加微量Mg,改变了基体合金的时效硬化过程与析出相种类。185℃峰时效时,Al-4.45Cu-0.49Mn-0.58Ag-0.82Mg合金的主要强化相由片状Ω相和少量θ＇相组成。增加Mg的含量,能降低Ω相的尺寸,提高其拉伸性能。     

超声与变质处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响

对比研究了未处理、B和Sr变质处理、超声处理及超声-变质剂复合处理对Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金组织及力学性能的影响,同时考察了复合处理条件下,不同的超声功率和处理时间对合金铸态和T6态组织及力学性能的影响。结果表明,变质处理、超声处理和复合处理均可以改善合金铸态与T6态合金的组织和力学性能,但复合处理效果最为显著,与未处理相比,其铸态抗拉强度和伸长率分别提高了10.3%和57%,T6态抗拉强度和伸长率分别提高了33.4%和12.9%。在0～900W范围内,随着超声功率不断升高,铸态初生α-Al相和T6态共晶Si逐渐细化;在0～90s范围内,随着超声处理时间延长,铸态初生α-Al相和T6态共晶Si先细化后粗化,转折点为30s。不同条件下,合金铸态抗拉强度变化不大,而其铸态伸长率、T6态抗拉强度与伸长率的变化规律与其组织基本对应。     

时效态Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金的组织与力学性能

通过硬度和拉伸性能测试以及扫描电镜和透射电镜观察,研究了Al-4.5Cu-0.6Mg和Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si合金在180℃下进行不同保温时间(6、10、14和18 h)的时效处理及元素Si对力学性能的影响。结果表明:随时效时间的延长,Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金的硬度和强度先增大后减小,断裂伸长率明显降低;Si元素的添加使Al-4.5Cu-0.6Mg合金的硬度、强度、断裂伸长率均有明显提高,但延迟了Al-4.5Cu-0.6Mg合金达到峰时效的时间。利用SEM对Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si)合金拉伸断口形貌进行的观察表明:加入0.3%的Si元素后,Al-4.5Cu-0.6Mg合金的断裂特征由韧脆混合断裂变为韧性断裂。     

Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与力学性能的影响

通过室温拉伸、疲劳裂纹扩展速率测试及透射电镜等实验手段,研究Mg含量对Al-Cu-Mg-Ag合金时效析出过程与力学性能的影响。结果表明:随着Mg含量的增加,合金的时效响应速率加快,而强度则先上升后下降,当Cu/Mg比为6时,合金强度最高;Mg含量的提高为主要析出相?相提供了更多的形核位置,使得合金基体中的析出相细小弥散,分布均匀;Cu/Mg比接近4的合金经165℃时效30min处理后,晶内析出大量的Cu-Mg原子团簇,疲劳性能最佳。     

Mg对Al-5％Fe合金组织的影响

研究了Mg对Al-5％Fe合金中Al3Fe相形貌的影响。研究发现，Mg对Al-5％Fe合金中Al3Fe相的形貌产生较大影响。未加入Mg时，初生Al3Fe相大多为针状，少量为花朵状。加入Mg后，组织得到改善：初生针状Al3Fe相变小，有向花朵状转变的趋势，共晶A13Fe相长成针点状；当Mg量超过0．5％后，初生Al3Fe相的分枝加剧。     

Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中的显微组织及力学性能

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)等分析手段研究了Al-7.0Zn-2.9Mg合金板在制备过程中及不同时效热处理工艺下的显微组织及力学性能。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金铸态组织主要由α(Al)+Mg_(32)(Al,Zn)_(49)(T)相共晶组织、Al(Fe,Mn)Si相和少量过剩T相组成。经均匀化处理后,共晶相基本溶入基体中,基体中又重新析出MgZn_2粒子及少量Al_3Zr相。热轧后的晶粒组织沿轧制方向呈纤维状分布。试验了一种低温时效+常规时效的LTA工艺,结果显示,LTA态的合金强度和伸长率均略高于峰值时效(T6)和回归再时效(RRA)态。同时,析出相尺寸明显大于T6、RRA和双极时效(T73)态,且晶界析出相呈粗大不连续分布,具有较好的抗应力腐蚀开裂(SCC)潜力。     

时效时间对Al-4.5Cu-0.6Mg合金力学性能的影响

通过硬度测试和拉伸性能测试,研究了时效时间对热挤压Al-4.5Cu-0.6Mg合金力学性能的影响;利用SEM对Al-4.5Cu-0.6Mg合金拉伸断口形貌进行观察。结果表明:随时效时间的延长,Al-4.5Cu-0.6Mg合金的硬度和强度先增大后减小,断裂伸长率明显降低,其中在180℃时效10 h时,合金表现出良好的综合力学性能;固溶+时效态Al-4.5Cu-0.6Mg合金的断口呈现沿晶和穿晶混合断裂特征。     

稀土元素钇和固溶处理对Al-8Mg合金组织和力学性能的影响

采用对比试验方法,通过拉伸力学性能测试、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究了添加稀土元素钇及固溶处理对Al-8Mg合金显微组织及力学性能的影响。结果发现,添加稀土钇后Al-8Mg合金枝晶尺寸明显减小,且晶粒得到细化。当钇添加量为0.4%时,固溶态Al-8Mg合金组织具有良好的综合性能。     

Mg-12Al-12Zn-xSi合金的显微组织与力学性能

研究了Si含量对铸态Mg-12Al-12Zn-x Si(x=1,2,4;wt%)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,加入Si元素后,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg2Zn11相组成;随Si含量从1%增加到4%,合金中的Mg2Si颗粒从少量的多边形块状、花瓣状转变为大量的多边形块状、条棒状,最后转变为多边形块状和粗大的骨骼状;且Si含量为2%时,Mg2Si相颗粒呈相对弥散分布;此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率达到最大值。合金的室温拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。