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.     

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.     

变质Al-x Mg2 Si合金中超细初生Mg2 Si的制备

在未变质Al-xMg2 Si合金中,随着Mg\Si含量从18wt.％降低到14wt.％,初生Mg2 Si晶粒尺寸发生明显细化,由～30μm减小到～10μm;当合金中Mg\Si的含量降低到12wt.％,初生Mg2 Si相完全消失,其金相组织为单一共晶相组成.对Al-xMg2 Si合金进行0.5wt.％Ca-Sb复合变质处...     

超声处理对Mg-9Al-xSi(x=1,6)合金不同形貌Mg_2Si相形成机制的影响

为了探讨超声处理对不同形貌Mg_2Si相形成机制的影响,本文采用超声辅助原位自生的方法成功制备了以Mg_2Si为增强相的镁合金材料。利用XRD、OM、SEM等分析测试手段,研究了超声处理对Mg_2Si微观形貌、大小及分布的影响。结果表明:经超声处理后,Mg-9Al-1Si合金中共晶Mg_2Si相由粗大汉字状变成短棒状、条状,团聚现象得到改善,分布更加均匀,使其抗拉强度和伸长率显著提高,分别由93 MPa和4.9%提升到172 MPa和12.3%;Mg-9Al-6Si合金中初生Mg_2Si相大量减少,由粗大多角状变成小块状或颗粒状,且内部无空洞、棱角趋于圆化,汉字状Mg_2Si相大量增加,使其抗拉强度和伸长率分别达到108 MPa和3.2%。这主要由于声空化产生的瞬态高温、高压及声流效应对合金液中元素及温度分布产生影响,使得凝固过程改变所致。     

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.     

在亚共晶Al-Si合金中用稀土元素变质的Si形态的扫描电镜研究

采用电子扫描技术对加入稀土元素变质亚共晶 Al-Si 合金的非金属 Si 相的空间结晶形态进行了观察。SEM 观察表明,在每个共晶胞中 Si 相是内部相互联结的、成不规则排列均玫瑰花束状或分叉的纤维杆状生长。这就可以说明,稀土元素的加入并不影响共晶 Si 的成核而只是改变它的生长形态。根据这个事实和电子探针测得的稀土元素的分布结果,并结合非金属 Si 相的结晶行为,本文提出了稀土元素变质 Al-Si 合金机理的看法。稀土元素加入后被吸附在 Si 的快生长面(111)上,从而阻碍 Si 晶的粗大片状生长而朝向〈100〉的杆状方向生长。稀土元素是 Al-Si 合金的一个有效变质剂。增长冷速会使液/固界面变得更不稳定,导致 Si 晶的更加细小和分叉。故联合使用稀土元素变质剂和加大冷速将更能获得满意的变质效果。     

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。     

Si对Ti-46Al-5Hf-0.6B合金凝固组织的影响

为研究Si对Ti-46Al-5Hf-0.6B(原子百分比)合金铸态组织的影响,将名义成分为Ti-46Al-5Hf-0.6B-xSi(x=0,0.5%,1.5%,3%)合金用电弧熔炼法在氩气保护下制成纽扣锭.合金宏观和微观组织的特征采用OM、SEM、XRD技术进行分析.结果表明:Si在合金中形成Ti5Si3相,Ti5Si3相的数量和形态随Si含量的增加而变化.当Si的原子数等于0.5%、1.5%、3.0%时,合金凝固组织分别为近片层的粗大柱状晶、细化的柱状晶和以块状和条状Ti5Si3为初生相的等轴组织.Ti5Si3为脆性相,Si的原子数应小于1.5%.     

Bi对Al-30% Mg_2Si复合材料组织和性能的影响

为了研究铋(Bi)对Al-30%Mg2Si复合材料显微组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-30%Mg2Si复合材料,并加入不同量的Bi对其细化变质.利用扫描电镜进行显微组织观察,并利用布氏硬度计和液压式万能试验机进行力学性能测试.试验结果显示,稀土Bi的质量分数由0%增加至5%时,初生相Mg2Si的平均晶粒尺寸先减小后变大,而抗拉强度、硬度和伸长率则先提高后减小;当Bi加入量约为3%时,初生相Mg2Si显微组织细化效果最为明显,综合力学性能最好.     

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...     

稀土镨对金属间化合物Mg2Si组织的影响

为了改善金属间化合物Mg₂Si在常温下的组织形态与分布,采用在Al₃₀Mg₂Si合金中添加不同量稀土元素镨（Pr）的办法,研究Pr对该合金中Mg₂Si变质的影响.结果表明：适量的稀土元素Pr能够明显细化Mg₂Si晶粒,改善其形态及其分布.当Pr加入0.2%时能够抑制Mg₂Si树枝晶生长,且能使Mg₂Si相均匀分布.当Pr加入0.6%~0.8%时,Mg₂Si相呈规则多边体形态,且分布更加均匀,组织更加细小,可认为该含量时Mg₂Si组织最完善,稀土Pr变质效果最好.当Pr增加到1.7%时,Mg₂Si相再次呈不规则状,且分布不均匀.     

Mg_2Si的声子谱与力热性能的第一性原理计算

针对6xxx系铝合金的主要强化相Mg2Si的力热性能,采用密度泛函理论、第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算,得到了Mg2Si的平衡晶格常数、弹性系数、声子谱、声子态密度以及相关热力学参量,并对计算曲线进行了理论分析.结果表明:合金强化相Mg2Si的刚性较好,脆性较强,在合金中能起到强化作用.通过声子谱及声子态密度曲线可知,存在9条色散关系曲线,其中3条为声学波,6条为光学波,且频率在8.51 THz附近的格波振动较强.随着温度的增加,熵、焓均增加,而自由能减少.当温度低于200 K时,热容量随着温度的增加而明显增加;当温度高于400K后,热容量接近于常量,其计算结果与物理规律一致.     

Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相分析

为了确定Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相的形态和物相组成,分别在150、200、250和300 ℃对挤压态Mg-13Gd-4Y-0.4Zr合金进行不同时间的时效处理.采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析(EDS)等技术检测并分析了不同温度时效后的析出相形态和物相组成,用扩散理论分析了时效温度对析出相的影响.结果表明,合金经不同温度时效后析出相是白色块状的Mg₂(Gd,Y)、Mg₃(Gd,Y)和片状的Mg₅(Gd,Y).分析认为,时效温度决定了Mg-Gd-Y(Zr)合金时效析出相的形态.     

原位自生TiC颗粒对铁基耐磨堆焊金属的影响

为了研究原位自生TiC颗粒对堆焊层组织与性能的影响,采用药芯焊丝明弧堆焊方法在Q235钢表面制备了Fe-Cr-Ti-C堆焊合金.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度计和湿砂磨损试验机对堆焊合金进行了分析.结果表明,加入的Ti元素可在堆焊层中原位生成TiC硬质相颗粒,并促进M7C3硬质相的生成,从而起到细化晶粒的作用.当生成的TiC和M7C3硬质相数量较多且弥散分布于金属基体中时,这些硬质相可起到相应的抗磨骨架作用,从而提高了堆焊金属的耐磨性.当药芯焊丝中Ti元素的质量分数为7%时,堆焊层性能最佳,其硬度值为61.6HRC,磨损量为0.3904g.     

CO_2激光熔覆镍基合金粉末的组织和性能

为了提高核发电成套设备的阀体性能,采用CO_2激光器在SUS316LN奥氏体不锈钢表面熔覆了镍基合金粉末.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计和磨损试验机等对熔覆层的组织和性能进行了研究.结果表明,从熔覆层熔合线到表面的组织依次由平面晶生长区、亚共晶区,共晶区与过共晶区组成.亚共晶组织的初晶相由γ-Ni相组成,而过共晶组织的初晶相由Cr B和Cr7C3相组成.CO_2激光熔覆层具有较高的维氏硬度和耐磨性能,且其裂纹断口形貌属于解理断裂.     

镁基非晶合金复合材料的长周期结构形成规律

为了提高Mg基非晶合金的塑性,在非晶基体中引入长周期(Long Period Order,LPO)结构晶态相,研究了Y/Zn含量对LPO结构形成的影响.采用铜模铸造制备了Mg77Ni12Zn9-xY2+x(x=0,2,4,6)非晶合金复合材料.采用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、x-射线衍射仪(XRD)、能谱分析(EDX)等实验方法,对复合材料的组织、相组成和成分进行了研究.实验结果表明:形成具有14H类型LPO结构的最小Y/Zn值为0.57;形成均匀分布LPO相的Y/Zn比值为1.2,其中Y和Zn原子固溶在LPO结构中的比例略大于1.与Cu元素相比,Ni元素的存在使LPO结构类型由6H变为14H.通过各组成相在凝固过程中形核与长大过程,阐述了临界合金成分中LPO结构的形成过程及其热动力学机制.     

Al_2O_3／Al－Si合金复合材料中硅相形貌观察

利用挤压铸造制备Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｓｉ合金复合材料，在扫描电子显微镜（ＳＥＭ）上观察了复合材料中的硅相形貌．结果表明Ａｌ２Ｏ３纤维与Ｓｉ相之间存在共格界面，可作为硅相非自发形核的衬底；复合材料中的初生硅可在纤维表面形核生长为颗粒状；复合材料中的纤维在Ａｌ－Ｓｉ共晶体的共生生长过程中，可触发孪晶，导致纤维附近的共晶硅里变质形态．