Cu对Er变质Al-10Mg2Si铸造合金组织和力学性能的影响

本文采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜(附加能谱仪)和电子万能试验机等研究了不同Cu含量Er变质亚共晶Al-10Mg2Si铸造合金的凝固组织和力学性能.结果表明,Cu和Er能显著降低共晶Mg2Si相的晶粒尺寸,从基础合金的15.4μm减小到含1.5 wt.％Cu和0.45 wt.％Er合金的5.8μm,并使其结构从...     

碳酸盐与稀土氧化物复合变质对Mg2Si/A120Si10Mg合金凝固组织的影响

在Mg2Si/A120Si10Mg复合材料中,加入碳酸盐与混合稀土氧化物作为变质剂,研究了复合变质对凝固组织的影响.结果表明,初生Mg2Si相平均尺寸由75μm减小到25μm左右,其形态由不规则多边形、十字架形变为规则的多边形或者三角形,比单一的碳酸盐、混合稀土氧化物变质效果好.     

碳酸盐与稀土氧化物复合变质对Mg2Si／A120Sil0Mg合金凝固组织的影响

在Mg2Si／A120Sil0Mg复合材料中,加入碳酸盐与混合稀土氧化物作为变质剂,研究了复合变质对凝固组织的影响．结果表明,初生Mg2Si相平均尺寸由75μm减小到25μm左右,其形态由不规则多边形、十字架形变为规则的多边形或者三角形,比单一的碳酸盐、混合稀土氧化物变质效果好．     

Mg含量对Al-xMg-1Si合金热裂敏感性的影响

为了揭示Mg含量变化对铝合金热裂敏感性的影响,计算了Al-x Mg-1Si合金的热裂敏感性参数,测试了合金凝固路径、枝晶相干温度和凝固区间温度等参数,并对合金热裂区域的显微组织及断口形貌进行了分析.结果表明,合金热裂敏感性随着Mg含量的增大而减小.α-初生相的枝晶干涉温度及析出温度随Mg含量的增加而降低,Mg₂Si相的析出量及析出温度随M g含量的增大而提高.随着Mg含量的增加,凝固后期晶界上共晶成分残余液相增加,Mg₂Si相凝固潜热增加,Mg₂Si析出对晶界的钉扎作用增强,因而合金热裂敏感性降低.     

Sr对Mg-1.7Si合金中初生和共晶Mg_2Si相的变质作用

为了获得性能优良的耐热镁合金,研究了Sr对初生和共晶Mg_2Si相的变质作用,并利用扫描电子显微镜观察了Mg_2Si相的形貌特征与Mg-1.7Si-x Sr合金的微观组织.结果表明,当Sr的质量分数处于1.0%~1.5%范围内时,可对初生和共晶Mg_2Si相进行有效变质.Sr的吸附作用可以诱发孪晶沟槽、旋转晶界等原子扩展台阶的出现,引起原子堆砌方式和晶体生长方向的改变,因而Sr可对初生Mg_2Si相起到变质作用.Sr的添加还可将Mg+Mg_2Si共晶的长大方式由合作长大模式变为以重新形核为主兼有合作长大的混合模式,使得Mg_2Si相的生长形态产生改变,因而Sr可对共晶Mg_2Si起到变质作用.     

基于第一性原理的AlP/Mg2Si异质形核界面建模方法

Mg2Si作为第二相在过共晶Al/Mg2Si合金中起到颗粒增强的作用,使该复合材料具有优良的综合性能。但作为初生相的Mg2Si极易生长成枝晶状,严重降低铝合金的性能。通过添加P元素细化变质处理可以有效改善初生Mg2Si的形貌及尺寸,并且通过错配度理论可知AlP可作为初生Mg2Si的形核衬底。但若仅依赖于晶格错配度理论和试验现象,无法揭示细化机理的本质,因此,近些年第一性原理方法逐渐在异质形核细化晶粒机制研究方面得到应用。本文选取错配度为1.10%的AlP(331)/Mg2Si(110)异质形核界面进行建模过程介绍,为后续对异质形核界面的电子结构及界面结合能的计算做准备,并得出用第一性原理研究异质形核界面时构建模型的一般方法。     

不同Mg/Si比对含Zn的Al-Mg-Si合金再结晶组织及性能的影响

为改善Al-Mg-Si系合金汽车板综合性能,通过浇铸法制备出3组合金成分铸锭,并经过均匀化、热轧、中间退火、冷轧,获得1 mm厚的合金板材.合金板材经560℃固溶30 min后,立即在100℃条件下预时效8 h,室温停放14天,模拟铝板转运存储过程,并拉伸变形2%,再在185℃下进行20 min烘烤处理,实现烘烤硬化.采用金相显微镜、装备电子背散射衍射的扫描电镜对合金进行显微组织观察及织构分析,通过万能电子试验机进行力学性能测定,研究不同Mg/Si比和高Zn元素对合金再结晶组织及织构、烘烤硬化性以及腐蚀敏感性的影响.结果表明,Mg/Si比相等合金再结晶组织更加均匀细小,平均晶粒尺寸190μm,存在相对较少的Cube织构{001}100和较多的P型织构{011}122;高Mg合金、高Si合金局部晶粒粗大,Cube织构{001}100较多,P型织构{011}122较少;预时效后,Mg/Si比相等合金强度较高,且烘烤硬化性优异,烤漆硬化增量达到107 MPa;烤漆后,更多的Zn原子扩散到晶界上,强化晶界微电流反应,欠时效态Mg/Si比相等合金较高Mg合金、高Si合金抗腐蚀敏感性降低,被腐蚀深度为121μm.     

(Mg_2Si+SiC_p)/Mg复合材料的耐磨性

利用SEM等技术观察了(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料和纯镁的磨损表面,对比研究了几种材料在不同载荷、不同磨粒尺寸情况下的磨粒磨损行为。结果表明:复合材料中的Mg2Si和SiC增强颗粒能够起到较强的支撑作用,且不易破碎和脱落,很大程度上抑制了塑形变形的出现,抗磨损能力有了明显的提高;随着碳化硅含量的增加,磨损性能成上升趋势,且经过热挤压的复合材料要比铸态的磨损性能好;(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料的失效机制主要是磨粒磨损。     

Mg_2Si/Al梯度复合材料的耐磨性

利用SEM、EDS等技术观察了变质前后的Mg2Si/Al梯度复合材料和HT200的磨损表面,对比研究了3种材料在不同载荷、不同磨损速率情况下与45钢对磨的干滑动磨损行为。结果表明:变质后的初生Mg2Si颗粒细小、圆整、分布更加均匀,能够起到更强的支撑作用,且不易破碎,很大程度上抑制了塑性变形的出现,抗黏着磨损能力有了明显的提高,说明变质后的复合材料具有更高的耐磨性。实验发现,由于HT200和45钢组成共轭摩擦副,磨损严重,加上复合材料增强颗粒的作用,使得复合材料的耐磨性远远高于HT200。Mg2Si/Al梯度复合材料的失效机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。     

Si和Al对机械合金化合成Ti3SiC2的影响

采用3Ti／Si／2C单质粉体为原料,进行机械合金化,以合成Ti3SiC2粉体。研究了Al和过量Si对机械合金化合成Ti3SiC2的影响。研究结果表明,机械合金化单质混合粉体,会诱发自蔓延反应。反应后产生大量坚硬的颗粒状产物。机械合金化3Ti／Si／2C粉体,会产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与颗粒产物。添过量Si并不会促进机械合金化反应合成Ti3SiC2。添适量Al可消除硅化物,明显促进反应合成Ti3SiC2。采用3Ti／Si／2C／0．15Al粉体作原料时,颗粒产物中Ti3SiC2含量最高,为92．8wt％;而采用3Ti／Si／2C／0．20Al粉体作原料时,粉体产物中Ti3SiC2含量最高,为61．9wt％。     

过共晶Al-Mg2Si合金材料研究进展

Mg₂Si颗粒具有熔点高、硬度高、密度低和热膨胀系数小等特点,其作为增强体与铝基体结合性能良好,使得Al-Mg₂Si合金材料拥有良好的力学性能。过共晶Al-Mg₂Si合金材料在拥有低密度特点的同时具备了优异的耐磨性能,成为了汽车、摩托车发动机活塞和气缸盖生产的可选材料。本文介绍了Al-Mg₂Si合金材料的发展现状,重点综述了过共晶Al-Mg₂Si合金材料的制备技术、变质机制和合金元素的变质作用。     

Ce对Al-15%Mg_2Si复合材料组织和性能的影响

为了研究Ce元素对Al-15%Mg_2Si复合材料微观组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-15%Mg_2Si复合材料,并加入不同质量分数的Ce元素对复合材料进行细化变质.利用扫描电子显微镜进行微观组织观察,利用布氏硬度计和液压万能试验机进行力学性能测试.结果表明,添加Ce元素后Mg_2Si相以块状和粒状形态存在于Al基体中,随着Ce元素质量分数的增加,初生Mg_2Si相得到细化,其力学性能呈现先增大后减小的趋势.当Ce元素的质量分数为0.6%时,初生Mg_2Si相的细化效果最好,其力学性能最佳.     

单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术

以TiB₂/Al及TiB₂+Mg₂Si/Al铝基复合材料为例，探讨单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术及混杂增强的优势。结合混合盐反应法与熔铸法成功地制备出体积分数5% TiB₂+10% Mg₂Si/Al混杂颗粒增强复合材料，并对其进行组织分析和性能检测。结果表明:TiB₂颗粒能够作为Mg₂Si相的优质异质形核基底从而有效地细化并均匀化Mg₂Si相，Mg₂Si共晶胞尺寸从50 μm细化至10 μm以下；在晶界区域团聚的TiB₂颗粒被Mg₂Si相打散而较均匀地分布，二者形成相互优化趋势；TiB₂+Mg₂Si/Al的屈服强度和抗拉强度较TiB₂/Al分别提升了88%和45%。     

Si和Ca对铸态Mg-5Sn-0.5Sr合金组织和性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-5Sn-0.5Sr合金中加入Si和Ca等合金化元素,设计了Mg-5Sn-0.5Sr-xSi(x=1,2)和Mg-5Sn-0.5Sr-xSi-0.5Ca(x=1,2)合金.采用x-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)研究了合金的相组成及显微组织,并利用力学性能试验机测定了合金的拉伸性能.结果表明,Mg-5Sn-0.5Sr-xSi(x=1,2)合金组织由沿α-Mg晶界析出的共晶Mg₂Sn、Mg₂Si相与α-Mg晶内初生MgSnSr相组成,且Mg₂Si相的质量分数随Si元素的增加而增加.对于Mg-5Sn-0.5Sr-xSi-0.5Ca(x=1,2)合金而言,加入Ca元素能够显著促进初生(Ca,Sr)MgSn相的形成,而抑制晶界上Mg₂Sn相的析出.     

Si添加物对Li掺杂的Mg2(Ge,Sn)热电性能的影响

Mg₂(Ge, Sn)固溶体是一种环境友好型的中温(500~800 K)热电材料。目前n型Mg₂(Ge, Sn)热电材料的ZT值已经高达1.4,但p型Mg₂(Ge, Sn)的ZT值仅为0.5。本文在p型Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.6中添加了少量Si元素以在材料中形成富Si相,利用其与基体的界面过滤低能载流子、降低热导率。采用两步固相反应、球磨和热压的方法制备Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.6-xSi_x (x=0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1)样品,通过测试样品的热电输运参数,分析Si添加物对样品热电输运和性能的影响。结果表明:Si添加物能显著提高基体的功率因子,同时有效降低晶格热导率和电子热导率;最终,Mg_1.92Li_0.08Ge_0.4Sn_0.525Si_0.075的ZT最大值在723 K达到0.75。     

Synthesis and Sintering of Mg2Si Thermoelectric Generator by Spark Plasma Sintering

Raw Mg,Si powder were used to fabricate Mg2Si bulk thermoelectric generator by spark plasma sintering (SPS).The optimum parameters to synthesize pure Mg2Si powder were found to be 823 K,0 MPa,10 min with excessive content of 10wt% Mg from the stoichiometric Mg2Si.Mg2Si bulk was synthesized and densified simultaneously at low temperature (823 K) and high pressure (higher than 100 MPa) from the raw powder,but Mg,Si could not react completely,and the sample was not very dense with some microcracks on the surface.Then,Mg,Si powder reacted at 823 K,0 MPa,10 min in SPS chamber to form Mg2Si green compact,again sintered by SPS at 1023 K,20 MPa,5 min.The fabricated sample only contained MgESi phase with fully relative density.     

Cu含量对汽车车身板用Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织的影响

采用金相、SEM/EDS、XRD等研究了Cu含量对汽车车身用Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn（in wt.%）铝合金结晶相及合金板材晶粒的影响规律.结果表明：Al-1.0Mg-1.0Si-（0.1~0.7）Cu-0.6Mn合金中主要存在部分可溶的浅灰色不规则条块状Al8（FeMn）2Si和黑色条块状或骨骼状结晶相Mg2Si,及完全可溶的球状或椭球状主要含Al1.9CuMg4.1Si3.3多相共晶产物;随着Cu含量增加,铸态合金中主要含Al1.9CuMg4.1Si3.3的共晶产物数量逐渐增多,而Mg2Si和Al8（FeMn）2Si结晶相变化不明显;同时,固溶后合金板材的再结晶晶粒变得越来越细,尽管Cu含量对合金冷轧板的晶粒尺寸影响不明显.     

喷射沉积高硅铝合金的显微组织研究

通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等手段,对Al-22Si-4.5Fe-1.5Mg-4.5Cu合金的喷射沉积态、挤压态以及热处理态的微观组织进行了观察及分析.结果表明：沉积态中初生硅相细化,合金经热挤压后组织致密、晶粒细小,热处理后合金第二相颗粒数量增加,尺寸未见明显改变,合金主要由α-Al,β-Si,β（Al5FeSi）,Al8Si6Mg3Fe,FeSi2,Al8Fe2Si等物相组成,热处理后新析出了细小的Al2Cu和Al2CuMg相,且以Al2Cu相为主.