高温空气氧化对高硅铝合金材料组织及物理性能的影响

采用高温空气氧化对Al-12Si与Al-30Si合金粉末进行预处理,结合包套热挤压,制备出Al2O3与SiO2增强的弥散强化型铝硅复合材料,通过金相及热物性测试,对材料显微组织、密度、气密性、热膨胀系数、导热系数进行了分析.结果表明合金粉末经高温空气氧化预处理后,Al-12Si晶粒长大不明显,而Al-30Si晶粒发生了明显长大;材料致密度随氧化时间延长略有下降,但均在97%以上,材料气密性均在1×10-9 Pa·m3/s左右;在相同工艺条件下,Al-30Si材料热膨胀系数明显低于Al-12Si材料,氧化时间对材料热膨胀系数影响不明显;导热系数随材料中硅含量增加而下降,随粉末氧化时间延长而增加,氧化24 h后,材料导热系数超过120 W/(m·K).     

Al-3B对亚共晶Al-Si合金的晶粒细化作用

从热分析角度研究Al-3B对Al-7Si的晶粒细化作用,B对Al-7Si晶粒细化的最佳加入量为0.03%。考察了Al-3B对不同Si含量亚共晶铝硅合金的晶粒细化作用,B对高硅含量亚共晶铝硅合金的晶粒细化效果更好。分析了B对亚共晶铝硅合金的细化机理,认为Al-B共晶理论可以有效解释试验现象。     

粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料凝固组织的研究

以粉煤灰泡沫陶瓷为增强体,基体材料为Al-Si共晶铝硅合金和Al-23Si过共晶铝硅合金,采用压铸工艺制备了泡沫陶瓷铝基复合材料.通过光学金相分析,研究了不同浇注温度下,复合材料的界面结合以及泡沫陶瓷骨架对材料凝固组织的影响.结果表明:随着浇注温度的升高,铝合金的充型能力提高,但晶粒尺寸也会增加;共晶铝硅合金与过共晶铝硅合金均能制备出界面结合良好的复合材料:泡沫陶瓷骨架对两种基体合金凝固时均有形核基底的作用.     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

Al-20Si合金熔体处理及内生SiC的研究

采用石墨坩埚熔炼Al-20Si合金,以PM(磷盐)作为变质剂,对熔体处理及熔体反应内生SiC进行了探讨.结果表明,随保温时间增加,初晶Si晶粒尺寸逐渐变细,保温时间为0、1、3、6 min时,其晶粒尺寸分别为18、15、12、9 μm;SiC是高温活性C原子和过共晶Al-20Si合金反应的最终产物;凝固过程中反应生成的SiC颗粒一部分团聚在Si原子集团周围,充当初晶Si的异质形核基底,另一部分溶入初晶Si和基体.     

高低温熔体混合处理对过共晶铝硅合金凝固组织的影响

采用高低温熔体混合处理工艺研究了熔体混合温度和混合后的保温时间对Al-20%Si过共晶铝硅合金凝固组织的影响。熔体混合处理过程中,高温低硅熔体倒入低温高硅熔体进行混合。研究结果表明,熔体混合处理后,Al-20%Si过共晶铝硅合金具有过共晶和亚共晶铝硅合金的组织特点,而初晶硅和α(Al)固溶体同时得到细化。     

固溶处理对快速凝固过共晶铝硅合金组织性能的影响

利用单辊旋转甩带法制备快速凝固铝硅合金薄带,并对其进行固溶处理,研究了不同固溶热处理工艺对合金组织和性能的影响.结果表明,快速凝固使Si相的形核和析出受到抑制,α相领先析出;与铸态组织相比,过共晶成分的铝硅合金经快速凝固后得到微纳米级亚共晶组织,且在随后的固溶处理过程中,随着保温时间的延长,Si元素从基体中脱溶析出并逐渐聚集长大,形成细小的Si颗粒均匀分布于基体之上.在480℃下保温100 min并水淬,经自然时效96 h后,Si相颗粒细小且圆整度高,合金硬度(HV)达到最高值241.67.     

ZnS颗粒大小对Al-24Si合金变质效果的影响

采用水热法制备了三种不同颗粒尺寸的ZnS粉末,以ZnS颗粒为Al-24Si过共晶铝硅合金的变质剂并通过外加的方式加入其中,研究了ZnS的粒径大小、分散度对其变质效果的影响。结果表明,在一定范围内,ZnS颗粒的粒径越小,分散度越好,变质细化效果就越好,可将初晶硅的平均尺寸细化至30μm以下。最后结合传统异质形核理论对ZnS变质机理进行了分析讨论。     

压铸条件下过共晶铝硅合金P变质的必要性

在铝合金压铸生产过程中,Al-P中间合金变质处理和压力铸造工艺都能够使过共晶铝硅合金中的初晶硅晶粒细化.探讨Al-P中间合金变质处理,分别在压铸工艺条件下和普通金属型条件下,对过共晶Al-15Si合金组织的不同影响.试验表明,压铸条件下未经Al-P变质的和经Al-P变质的Al-15Si合金与金属型条件下未经Al-P变质的Al-15Si相比,初晶Si尺寸分别减小50%和75%左右;在相同的压铸工艺条件下,Al-P变质后Al-15Si合金初晶Si尺寸,比未经过Al-P变质的Al-15Si合金初晶Si尺寸减小40%左右.论证了在Al-Si系过共晶铝合金压铸件生产过程中,Al-P中间合金进行变质处理的必要性.     

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。     

电热法生产过共晶Al-Si合金的组织与性能研究

对电热法生产铝硅合金配制的Al-20Si合金进行了P-RE复合变质处理,对变质后的微观组织和力学性能进行了分析.结果表明,合金经复合变质后,合金的初晶硅尺寸得到明显细化,共晶硅由长针状变为短杆状或者细小的颗粒状;其抗拉强度由182MPa提高到205MPa,提高12.6%了,其伸长率由0.22%提高到0.26%,提高了18.2%.然而与纯铝配制的过共晶铝硅合金相比,其抗拉强度和伸长率都相对较低,原因在于电热法生产铝硅合金配制的过共晶铝硅合金中Fe含量较高.     

Microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-Si alloy modified with Cu-P

The microstructure and mechanical properties of Al-14.6Si castings modified by Cu-P master alloy under different conditions were studied with optical microscope（OM） and mechanical testing and simulation（MTS）.The results indicate that the Cu-P master alloy possesses not only obvious modification effect,but also longevity effect with more than 8 h on the hypereutectic Al-Si alloy.It is shown from thermal calculation,scanning electron microscope（SEM）,and energy dispersive analysis of X-rays（EDAX） that the modification mechanism of Cu-P on primary silicon in the castings is heterogeneous nucleation around AlP particles.The Cu-P master alloy has no or little modifying effect on eutectic silicon,even though it has obvious modification on primary silicon in the castings.This may be because of the fast transformation of eutectic silicon at a very narrow temperature,which will notably weaken the role of AlP particles as heterogeneous nuclei for eutectic silicon.     

Al-Si合金熔体热处理的结构转变

用示差扫描量热分析了Al-Si合金温度处理的熔体结构变化规律及结构变化温度。结果表明,在升温阶段的Al-7%Si亚共晶、Al-12%Si共晶及Al-20%Si过共晶合金的熔体中均存在额外的热效应,范围均在798～850℃之间,额外热效应温度范围与含硅量无关,结构转变焓值随合金的硅含量增加而增加,氢含量不影响结构转变的温度;而在降温过程中仅在Al-20%Si过共晶合金中发现了额外热效应,额外热效应的出现及温度范围取决于降温速度。分析认为,升温阶段的额外热效应体现了Al的熔体结构变化,降温阶段的额外热效应与熔体中的Si-Si原子团簇的行为有关。     

电磁搅拌与变质复合作用对Al-20Si合金初生硅相的影响

使用电磁搅拌、变质处理及其复合工艺分别成功制备了过共晶Al-20Si半固态浆料，研究了电磁搅拌和变质的复合作用对过共晶Al-20Si合金中初生Si长大和形貌的影响。研究结果表明：复合作用可以获得比单种变质处理和电磁搅拌的过共晶Al-20Si合金更加细小、更加圆整的初生Si组织。复合作用获得的初生硅比单一处理尺寸平均减小25．19％，圆整度平均提高8．40％。而且共晶Si组织也得到球化。复合作用细化组织的机理为：变质后施加旋转磁场，促进了变质剂的扩散，更多的初生Si与共晶Si组织相互打碎，深化了变质和电磁搅拌效果，细化显微组织。     

Effect of alumina short fiber and air-cooling processing on solidification microstructure and tensile properties of Al2O3/Al-15Si composites

The effect of microstructure variation by addition of alumina short fiber and optimization of tensile properties by air-cooling processing in Al2O3/Al-15Si composites were studied.The results show that in Al-015Si alloy matrix composites with 14% and 30%(volume fraction)fiber,the primary silicon is hardly refined,but the eutectic silicon is effectively refined and granulated.Granulation of some eutectic silicon mainly happens in fiber segregation areas.Refining and granulation of the eutectic silicon are related to the physical constraint arising from the fiber,After the 30%Al2O3/Al-15Si composite was remelted and air-cooled,the number of the eutectic silicon on the surface of the fiber increases,which results in the improvement of fiber/matrix interface and tensile properties for the as-cast composite,Air-cooling processing may be reliable for the optmization of the microstructure and properties of fiber reinforced hypereutectic Al-15Si alloy composites.     

均匀化退火对过共晶Al-17Si合金组织和性能的影响

观察与分析了均匀化退火态的过共晶Al-17Si合金坯料,研究均匀化退火温度、保温时间及冷却方式对合金组织和性能的影响规律.结果表明,经过480 ℃×4 h、随炉冷却均匀化退火热处理后,过共晶Al-17Si合金显微组织中共晶硅由粗针状转变为短棒状或近球状且分布均匀,合金的硬度明显降低,塑性提高.     

Effect of phosphor addition on eutectic solidification and microstructure of an Al-13％Si alloy

As the refiner or modifier, the master alloys containing high concentration phosphor are widely used in preparing eutectic or hypereutectic Al-Si alloys. To study the effect of phosphor addition on the eutectic solidification and microstructure of the Al-13%Si alloy, an investigation has been undertaken by means of thermal analysis and micro/macro-structure observation. Results indicate that addition of phosphor in near eutectic Al-Si alloy promotes the nucleation of eutectic but has little refinement impact on primary Si particles as expected. Conversely, both primary Si particles and eutectic Si flakes become slightly coarser in P-rich alloys. The coarsening of eutectic Si flakes ties closely to the increased eutectic growth temperature with phosphor addition. The eutectic solidification of the alloy proceeds from the near mold zone towards the center, and it is also found that a few independent nucleation regions emerge in liquid at the solidification front due to the addition of phosphor.     

静磁场对铝硅合金Na变质处理的影响

分别对亚共晶Al-6Si合金和共晶Al-12．6 Si合金进行Na变质处理，发现对于亚共晶Al-6 Si合金，重熔使N。变质失效，而施加静磁场条件下，重熔没有使Na变质失效。对于共晶Al-12．6 Si合金，同样在变质剂反应温度保温20min，施加静磁场的条件下，共晶硅细化，并呈现一定程度的粒状化，其变质效果明显优于不施加静磁场的情况。延长保温时间至40 min，不施加静磁场时出现了变质衰退现象。但在施加静磁场条件下，变质衰退现象相对较轻，即静磁场具有延长变质有效时间的作用。分析认为这是静磁场抑制对流作用的结果。     

Variation of microstructure of RE-containing AlSi20Cu2Ni1RE0.6 alloy with different cobalt contents

Cobalt is generally considered as the element that can promote the high-temperature mechanical properties of Al-Si alloys. In order to develop new hypereutectic Al-Si alloys that can be used at high temperature, the changes of microstructure of Al-20Si-2Cu-1Ni-0.6RE-xCo alloy with different contents of Co were studied in this paper. The results show that, under P-RE complex modification of the alloy melt, the content of Co varying from 0 to 1.5% had little influence on the refining effect of primary Si and modification effect of eutectic Si, but the amount of acicular RE-bearing Al-RE-Ni-Co-Si compounds gradually increased with the increase of Co content. In addition, Co could also modify the morphology of Fe-bearing phases, which solidified as particles instead of long needles. The addition of Co even has an adverse effect on the tensile strength of this RE-containing hypereutectic Al-Si alloy.     

超声半固态流变挤压成形Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni合金的组织特征(英文)

通过超声振动半固态流变挤压铸造工艺制造汽车空调压缩机铝硅合金斜盘零件,研究合金的组织特征。发现在Al20Si2Cu0.4Mg1Ni合金的组织中,除了通常具有的初晶Si和α(Al)+β-Si共晶相之外,还有非平衡α(Al)颗粒或枝晶。挤压铸造过程中的较快的冷却速度而非压力是非平衡α(Al)相形成的主要原因。在半固态浆料的制备过程中,超声振动的声压作用能促进非平衡α(Al)相在共晶温度以上生成,并生长为非枝晶颗粒。超声处理的过共晶AlSi合金中的非平衡α(Al)相由共晶温度以上生成的圆形α(Al)晶粒和少量共晶温度以下生成的细小α(Al)枝晶构成。由于超声振动的作用使α(Al)基体中的Si的固溶度增加,并使初晶Si的形成温度降低,组织中初晶Si颗粒的体积分数显著降低。流变挤压斜盘中的初晶Si颗粒的平均直径和体积率分别为24.3μm和11.1%。