热处理及Mn元素对汽车发动机用过共晶铝硅合金组织的影响

针对传统铸造法加工过共晶铝硅合金组织粗大,合金性能恶化的问题,研究了热处理和元素Mn对过共晶铝硅合金中粗大富铁相的细化作用。研究表明:过共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe经T6热处理工艺后,共晶硅形貌从短针状变为粒状,粗大针状富铁相β-Al_5Fe Si形貌未发生变化,热处理无法达到细化富铁相的目的。元素Mn对共晶铝硅合金Al-16Si-2Fe中富铁相形貌改善明显,可使粗大富铁相β-Al_5Fe Si转化为细小颗粒状和枝晶状的Al_(15)(Fe Mn)_3Si_2相。当Mn含量为2wt%时,Al-16Si-2Fe合金中富铁相细化效果最佳。     

超声振动对Al-17Si-xFe合金富铁相形貌的影响

用直接超声振动法处理了Al-17Si-xFe(x=2,3,4,5,质量分数)合金,利用光学显微镜、XRD及EDS等手段分析了传统铸造工艺和超声半固态成形合金的微观组织。结果表明,在无超声振动时,Fe含量为2%的铸态合金组织中的富Fe相以长针状β-Al5FeSi相为主,伴有少量板条状δ-Al4FeSi2相。随着Fe含量的增加,合金组织中长针状β-Al5FeSi相逐渐减少,针片状δ-Al4FeSi2相逐渐增多,Fe含量为5%时以粗大针片状δ-Al4FeSi2相为主。在液相线附近对上述不同Fe含量的合金熔体施加一定时间的超声振动后浇注到金属型,富Fe相均以块状和短条状δ-Al4FeSi2相为主,其晶粒平均等效直径在18～46μm之间,明显细化,此外还伴有少量针状β-Al5FeSi相。初步探讨了超声振动影响富Fe相形貌的作用机理。     

高压和锰添加对流变挤压成形过共晶Al-Si合金富铁相和力学性能的影响（英文）

研究高压和锰添加对流变挤压成形Al-14Si-2Fe合金富铁相和力学性能的影响。首先,将半固态合金熔体进行超声振动处理,然后挤压成形。结果显示,当挤压力为0 MPa时,无超声挤压成形的Al-14Si-2Fe-(0.4,0.8)Mn合金铸态组织中的富铁相主要由粗大β-Al_5(Fe,Mn)Si相、δ-Al_4(Fe,Mn)_3Si_2相和骨骼状α-Al_(15)(Fe,Mn)3Si_2相组成。在流变挤压成形下,富铁相首先被超声振动细化,然后压力下的凝固使其尺寸进一步减小。在α相的形成过程中发生包晶反应。当合金成分相同时,流变挤压成形试样比无超声挤压成形试样的抗拉强度高;当成形工艺相同时,Al-14Si-2Fe-0.8Mn合金比Al-14Si-2Fe-0.4Mn合金的抗拉强度高。     

铸造Al-25Si-xFe-yMn合金凝固组织的研究

利用SEM、EDX和XRD等方法,分析了铸造Al-25Si-xFe-yMn合金的凝固组织,其中,Mn与Fe之比(y/x)在0～1之间。结果表明,Mn能显著改善Al-25Si-xFe-yMn合金的凝固组织,在凝固过程中能生成α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,而取代针状δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相。另外,随着y/x比值的提高,α-Al15(Fe,Mn)3Si2相的含量不断增多,而针状相的含量却减少,当y/x比值增加到1时,只存在α-Al15(Fe,Mn)3Si2相。     

微量Mn及均匀化工艺对Al-Mg-Si合金铸锭微观组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和定量图象分析仪研究了微量Mn和均匀化工艺对Al-Mg-Si合金铸锭微观组织的影响。结果表明:Al-0.60Mg-0.65Si合金铸锭组织主要由树枝状的α-Al固溶体、块状Mg_2Si、过剩Si和针片状的β-AlFeSi相组成。均匀化处理后铸锭组织中枝晶偏析基本消除,块状Mg_2Si相和低熔点共晶组织溶解,粗大的长针状β-AlFeSi相转变成细小的α-AlFeSi粒状相。这种β→α相变与化学成分、均匀化温度和时间密切相关,添加0.30%Mn能显著促进此相变,Al-0.63Mg-0.66Si-0.30Mn合金合适的均匀化处理工艺为580℃×4 h。     

镁含量对手机中框用压铸Al-10.5Si-5Zn-xMg铝合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、差热分析仪(DSC)和拉伸性能测试等手段,研究了不同Mg含量铸造Al-10.5Si-5Zn-xMg合金的微观组织和力学性能。结果表明,当Mg含量从0增加到0.8%时,合金中α-Al枝晶的面积分数略有增加,促进了少量块状硅相的析出,且其数量和尺寸逐渐增加;富铁相的形态由细小的紧凑颗粒状α-Fe和针状β-A_(15)FeMnSi转变为粗大的骨骼状Al_(15)(Fe,Mn)_3Si_2相,并且添加超过0.35%Mg后还出现了与共晶硅颜色接近的π-Al_8Mg_3 (Fe,Mn)Si_6富铁相,但富铁相的面积分数随Mg含量的增加变化不明显,此外Mg含量增加还促进了初生Mg_2Si相的析出,其形态由短棒状向粗大的汉字状转变。合金在Mg含量为0.5%时综合力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为265 MPa、204MPa和4.8%。     

旋转磁场对Mg_2Si/Al复合材料半固态凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在半固态对亚共晶、共晶和过共晶成分的Mg_2Si/Al复合材料施加旋转磁场后凝固组织特征。结果表明:复合材料合金凝固组织经过电磁搅拌后能够有效地细化Mg_2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。施加旋转磁场对共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织初生Mg_2Si相细化效果明显好于过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金。施加旋转磁场对亚共晶成分的Al-7Si-5Mg_2Si合金和过共晶成分的Al-7Si-17Mg_2Si合金共晶Mg_2Si相的细化效果明显好于共晶成分的Al-7Si-8.9Mg_2Si合金凝固组织。     

Mn对A356铝合金铁相形貌组织和力学性能的影响

通过加入元素Mn并配合热处理工艺来控制A356铝合金富铁相的形态。研究表明:合金经过热处理后,加入Mn能够使大部分针状铁相β-Al5FeSi转变成粒径较为均一的颗粒状或树枝状铁相α-Al(Fe,Mn)Si;预先热处理与铸态相比力学性能更好,改变Mn的加入量能够控制块状铁相的粒径大小;经过Mn与热处理共同作用的A356铝合金的抗拉强度提高30~40 MPa,伸长率提高4%~6%。     

汽车用铝合金富铁相形貌研究

由于Al-Si合金优异的机械性能,从而广泛应用于汽车制造业,然而Fe是这类合金中最主要的杂质元素,显著地降低了合金的力学性能。本文运用X射线来鉴别Fe相组织,同时用扫描电镜技术来观察富铁的特征。通过X射线图谱已经证实Al-Si合金显微结构中存在三种富铁相,其为α-Fe(Al_(15)Fe_3Si_2),β-Fe(Al_5FeSi)和δ-Fe(FeSi_2Al_4)。在形态特征上,α-Fe,β-Fe和δ-Fe分别为长针状、汉字状和长块状。并简要分析了针状Fe相孪晶生长过程。     

超声对Al-14Si-xFe-yMn合金富Fe相和性能的影响

研究了超声处理对Al-14Si-xFe-yMn(x=1,2,3,4,y/x=0.2)合金中富Fe相和力学性能的影响。结果表明,无超声处理时,Al-14Si-1Fe-0.2Mn合金组织中含大量针状β-Al_5FeSi相。当Fe含量达到或超过2%时,板条状δ-Al_4FeSi_2相出现。超声处理不仅使得粗大β-Al_5FeSi和δ-Al_4FeSi_2相细化,还促进了不规则多边形α-Al_(15)(Fe,Mn)_3Si_2相的生成。α相在超声处理结束后发生了Ostwald熟化,即随着Fe含量的增加,α相向着粗大近球形演变。在同等条件下,相比无超声处理的试样,有超声处理的试样室温强度显著提高。超声处理后合金的高温强度也略有增加。     

铸造Al-Si-Cu-Mg系合金中富铁相的变质处理研究

通过单因素和多因素试验、力学性能测试、金相显微组织分析,考察了不同w(Mn)/w(Fe)、w(Cr)/w(Fe)、w(Mn)/w(Cr)及Be对Al-13Si-4Cu-1Mg-0.8Fe合金组织中富铁相形貌,以及力学性能的影响规律。试验结果表明:当Fe为0.8%时,Al-13Si-4Cu-1Mg-0.8Fe合金中富铁相主要以长针状的β-Al5Fe Si形态出现;Mn、Cr单独变质过程中,随着w(Mn)/w(Fe)、w(Cr)/w(Fe)的增加,合金的室温强度均呈现先升后降趋势,而伸长率变化不大;当w(Mn)/w(Fe)比为1.1时,合金的室温强度最大可以达到364 MPa,当w(Cr)/w(Fe)为0.35时,合金的室温强度最大可以达到412 MPa;Mn、Cr复合变质时,当w(Mn)/w(Cr)为2.0时,合金综合力学性能可以达到σb=374 MPa、δ5=3.9%;Mn Be、Cr Be和Be的变质效果对合金力学性能影响的规律为Mn BeCr BeBe基体。     

超声波对铸造Al-5.0Cu-1.0Fe合金微观组织的影响

采用金相微观分析、扫描电镜、电子能谱分析和X射线衍射分析等手段,研究了超声波处理与无超声波处理的铸造Al-5.0Cu-1.0Fe合金的微观组织,分析了超声波对合金微观组织的影响。结果表明,超声波对合金微观组织有显著影响,当施加超声波时,缩孔、缩松等铸造缺陷明显减少,合金的二次枝晶间距减小;超声波细化合金中的富铁相,针状富Fe相Al7Cu2Fe显著减少,汉字状的富Fe相Al6(CuFe)增多,合金中的θ-Al2Cu相减少。     

流变铸造Al-20Si合金

研究了剪切低温浇注式半固态浆料制备工艺（LSPSF）对Al-20Si过共晶合金中初生Si相尺寸和形貌的影响。结果表明，LSPSF工艺可制备质量优良的Al-20Si合金半固态浆料和坯料；初生Si得到明显细化，分布均匀，形态发生了明显改变，由板片状转变为多角块状；磷变质处理可强化LSPSF工艺的细化效果，但浇注温度过低时，初生Si相发生偏聚。在LSPSF工艺条件下，初生Si得以细化和圆整化主要归因于LSPSF工艺引起的增强异质形核作用和抑制初生Si择优生长作用。     

DC铸造Al-12Si-0.65Mg-xMn合金中第二相的形成

采用LSCM、XRD、SEM、TEM及其附带的EDS,结合相图分析研究了半连续铸造(DC铸造)Al-12Si-0.65Mg-(0~2.27)Mn(质量分数,%)合金铸锭中的第二相及其形成过程。结果表明,Al-12Si-0.65Mg合金铸锭中存在α-Al、共晶Si、Mg_2Si和p相(Al_8Mg_3FeSi_6),它们分别是在567℃通过L+Al_5Fe Si→α-Al+Si+Al_8Mg_3FeSi_6、555℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si及550~554℃通过L→α-Al+Si+Mg_2Si+Al_8Mg_3FeSi_6反应形成的。当合金中添加Mn时,α-Al枝晶明显细化,同时合金铸锭中出现α-Al(FeMn)Si相;当Mn含量(质量分数,下同)从0.10%增加至2.27%时,α-Al枝晶形貌、尺寸及数量无明显变化,α-Al(FeMn)Si数量增多而尺寸不变;当Mn含量达到1.07%时,合金在647℃通过L+Al_6Mn→α-Al+Al_9Mn_4Si_3反应生成尺寸约80 mm的Al_9Mn_4Si_3,其中溶解了少量Fe形成Al_9(FeMn)_4Si_3,随Mn含量增加其数量增多而尺寸不变;经550℃均匀化处理后,合金中的Mg_2Si相溶入基体消失,共晶Si、p相和α-Al(FeMn)Si相球化成颗粒状,Al_9(FeMn)_4Si_3相形貌、尺寸及数量几乎不变,Al-12Si-0.65Mg-(0.10~2.27)Mn合金基体中析出尺寸约几百纳米的Al_9(MnFe)_2Si_3弥散相粒子,其数量随Mn含量增加而增多。     

Ca对过共晶Al-5％Fe合金富铁相形态和分布的影响

加入Ca后对Al-5％Fe合金中富铁相的形核生长方式产生影响，初生富铁相形貌由长针状转变为十瓣花朵状。对Ca影响合金Al-5％Fe富铁相形态和分布的机理作了初步探讨。     

合金元素在铝合金汽车结构件铸件的研究现状

汽车结构件常用铸造铝合金主要分为Al-Si系和Al-Mg系,综述了添加合金元素提高合金性能的常用手段。对于Al-Si系铸造铝合金,Si不仅可以提高铸造性能,还可以抑制针状Al_5FeSi相的形成;Mg和Cu是主要的强化元素,可以形成Mg2Si相、Al_2Cu相和Q-Al_5Cu2Mg8Si6相;Mn和Mo主要抑制针状富铁相生成;V、Ti和Zr可以细化晶粒,从而提高力学性能。对于Al-Mg系铸造铝合金,当Si含量较高时,如Magsimal誖-plus(Al Mg6Si2MnZr)合金,Mg2Si相为主要强化相,为了避免针状富铁相的生成,Fe含量要求极低;当Fe含量较高时,如Castaduct誖-42(Al Mg4Fe2)合金,主要依靠Mg元素固溶在Al基体,并形成Al-Fe共晶相提高合金强度,Si元素为杂质元素,可以减少针状Al-Fe-Si相的生成。     

喷射成形Al-20Si-5Fe合金的微观组织研究

用喷射成形工艺制备了Al-20Si-5Fe合金,并利用OM、SEM和XRD研究了Al-20Si-5Fe合金沉积锭和过喷粉的微观组织.通过对比过喷粉和沉积锭的微观组织,分析了喷射成形过程中Al-20Si-5Fe合金中富Fe相的形成机制.沉积坯中富Fe相为短棒状是由于沉积过程中针状富Fe相发生折断所致的.     

V合金化对Al-9Si合金凝固组织与力学性能的影响

研究了V合金化对Al-9Si合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-9Si合金中添加V,析出化合物Si₂V,而无Al V化合物析出,V对初生α-Al的析出温度无明显影响。随着V量增加,Al-9Si合金的初生α-Al的形核温度和形核过冷度同步增加,0.4%V(质量分数)使形核温度由未添加V的607.5℃上升至612.6℃,过冷度由24℃增加至27.1℃;继续增加V量,形核温度略有升高,但形核过冷度略有减小。V添加使Al-9Si合金初生α-Al晶粒形态由枝晶向等轴晶转变,Al-9Si-0.4V合金的α-Al晶粒尺寸由Al-9Si的593μm细化至302μm。V对共晶Si无变质作用,但V能使针状β-Al5FeSi转变为鱼骨状的Al₁₂(Fe,V)3Si相。0.6%Sb(质量分数)变质Al-9Si-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为153.9 MPa、78.5 MPa和6.56%,较Al-9Si合金分别提高23.8%、14.1%和102.4%;硬度由47.3 HV提高至59.1 HV。Al-9Si合金的拉伸断口由撕裂棱和解理...     

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。     

一种Al-Mg-Si-Cu合金的铸态组织研究

采用金相显微镜（OM）及扫描电子显微镜（SEM），研究了Al-0．44Mg—1．15Si-0．32Cu-0．11Fe-0．11Cr-0．07Mn合金的铸态、均匀化组织，并对合金在凝固过程及均匀化退火后形成的相进行了分析。结果表明：合金的铸态组织中主要存在α—Al、Mg2Si、Si、β-Al5FeSi、α-Al（MnCr）FeSi、CuAl2和Al5Cu2Mg8Si6（Q）等相。均匀化退火后，Mg2Si、CuAl2和Q相消失，Si相聚集分布在晶界处。同时针状的β-Al5FeSi转变为颗粒状α-Al（MnCr）FeSi相，材料的组织得到改善。