氩气精炼除气时间对A356合金组织性能的影响

借助真空负压密度仪、OM、XRD、SEM、EDS与力学性能测试,研究了精炼时间对A356合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,随着精炼时间延长,熔体密度当量由11.4%降至1.6%,随后增至3.4%。A356合金铸态组织主要由初生α-Al基体、共晶Si相与少量Mg2Si相组成,共晶Si沿晶界均匀分布,经T5热处理后共晶Si相形貌由不规则板片状转变为球状,断裂机制由沿晶断裂转变为韧窝断裂,Si相长度由184μm降至28μm。随着精炼时间延长与试样厚度降低,内部缺陷由缩孔转变为缩松。相同精炼时间下随着试样厚度增加,力学性能持续下降;同一厚度试样,力学性能随着精炼时间的延长先上升后下降,12mm试样铸态与T5态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为206.3MPa、106.0MPa、6.8%、11.2%与281.3MPa、231.6MPa、10.8%、18.9%,断口晶界处Si相颗粒平均尺寸约为8μm。     

ZL101铝合金底座铸件裂纹形成机理分析

针对ZL101底座铸件研制过程中出现的宏观裂纹缺陷,借助光谱分析、OM、SEM、EDS对裂纹部位进行了化学成分、力学性能与断口形貌分析。宏观裂纹区域化学成分符合HB962-2001标准;铸态与T5热处理态抗拉强度均大于150MPa,伸长率不低于4%;断口呈现为典型的沿晶断裂形貌,裂纹起始于晶界处的初生与共晶Si相,并沿晶界快速延伸扩展,T5热处理后Si粒子逐渐趋于球状化。静力载荷FEM数值仿真结果表明,ZL101底座铸件中心通孔加强筋由10mm减至5mm后,峰值静载应力由206.9MPa降为91.6MPa;最大动态位移由1.39mm降至0.61mm,宏观裂纹数量减少,铸件生产合格率得到提高。     

Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金铸态、固溶态(T4)和时效态(T6)的显微组织、室温力学性能和断裂行为进行了研究。研究结果表明,NZ30K合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg12Nd相组成;固溶处理态时由过饱和α-Mg固溶体和晶粒内部细小的含Zr化合物组成;时效处理态时细小片状析出相从棱柱面析出,同时晶粒内部细小的含Zr化合物仍然存在。不同的时效处理工艺下时效析出相种类不同,200℃峰值时效态时为β″亚稳相,250℃×10h时效态时为β′亚稳相。合金经过200℃峰值时效处理后具有最佳的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为142MPa、305MPa、11%。合金的断裂方式与其状态有关,铸态合金以沿晶断裂为主,固溶处理态和200℃峰值时效态合金以穿晶解理断裂为主,250℃×10h时效态合金为穿晶和沿晶混合型断裂。     

175℃热暴露对7A99铝合金微观组织与力学性能的影响

通过XRD、TEM与室温拉伸等测试分析手段,研究了在175℃下50、100h热暴露处理对T6态7A99铝合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,经过175℃下50、100h热暴露处理后,7A99铝合金晶内析出相种类未发生变化,析出相仍然以η′相和η相为主。175℃热暴露处理后,7A99铝合金晶内析出相由η′相向η相发生转变,η相尺寸长大、密度降低、晶界无析出带显著增宽。T6态7A99铝合金的抗拉强度为505MPa、屈服强度为406 MPa、伸长率为12%;经175℃×50h热暴露处理后其抗拉强度为330MPa、屈服强度为250MPa,分别较T6态降低了34.7%和38.4%,而伸长率升至16.8%,较T6态提高40%;经175℃×100h热暴露处理后合金的抗拉强度为305MPa、屈服强度为225MPa,分别较T6态降低了39.6%和44.6%,而伸长率升高到20%,较T6态提高了66.7%。175℃热暴露处理后7A99铝合金强度降低主要是热暴露过程中大量半共格的η′相转变成为非共格的η相,导致铝基体晶格畸变程度显著降低。     

车用轴盘铸件浇注系统设计与组织性能分析

采用3D打印铸型,对比分析了3种不同浇注工艺下ZL114A铝合金轴盘铸件的冶金质量。通过调整冷铁材质与降低浇注温度,实现了自下而上与自外向内的顺序凝固。结果表明,铸件满足铸件技术要求。轴盘铸件本体试样经T6和低温稳定化处理,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为340 MPa、260 MPa与6.5%。加入0.11%的Sb元素变质后,初生α-Al基体平均晶粒尺寸约为86μm,沿晶界分布的共晶Si相形貌为球形或椭圆形,T6态合金断口断裂机制为典型的韧窝断裂。     

消失模壳型铸造A356铸态和T6态铝合金的组织、性能及拉伸断口(英文)

对采用消失模壳型铸造制备的A356铝合金在铸态和T6热处理态下的微观组织、拉伸性能以及拉伸断口进行了研究,并与消失模铸造A356铝合金进行了对比分析。结果表明:消失模壳型铸造A356铝合金组织主要有α(Al)初生相、共晶硅相以及Mg2Si相组成。经过T6热处理后,共晶硅形貌更加球化,均匀地分布于晶界处;且共晶硅粒子的平均长度、宽度和长宽比都比铸态条件下的小。与消失模铸造相比,组织中的初生相和共晶硅相都明显细化。经T6处理后,消失模壳型铸造A356合金的力学性能得到明显提高,其中抗拉强度、延伸率和布氏硬度分别达到260.53MPa、6.15%和86.0,其与消失模铸造相比具有明显优势。此外,消失模壳型铸造A356铝合金拉伸断口为具有准解理面和韧窝形貌的混合断口,最终表现为穿晶断裂模式。而消失模铸造A356铝合金拉伸断口为明显的脆性断口。     

Te、Sb对ZL114A合金T6态微观组织与力学性能的影响

通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al₄(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm；Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg₂Si强化相平均长度约为224nm。     

热加工对含钪6066铝合金组织和性能的影响

利用显微硬度变化曲线对铸态6066铝合金的时效工艺进行了优化。利用扫描电镜对热处理、热挤压后合金的第二相形貌变化进行了观察。测定了热处理、热挤压后合金的力学性能。结果表明,合金的最佳时效处理工艺为175℃×4 h,热处理使铸态合金中Si单质溶解,沿晶界分布的连续AlFeSi相、π相和W相转变为针状β-FeSiAl5相。热挤压后第二相转变为颗粒状A1FeSi相。热处理后合金的强度提高,塑性未有改善。挤压后T6状态含钪铝合金的抗拉强度达到440.8 MPa,断后伸长率大于14%。     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-4Al-2Si(s42)镁合金的铸态组织和高温力学性能.结果表明,铸态合金主要由a-Mg基体、β-Mg17Al12相和Mg2Si相组成.其中,离异共晶β-Mg17Al12相呈网状分布于晶界上,初生Mg2Si相呈多边形块状随机分布于基体组织中,共晶Mg2Si相呈粗大的汉字状沿晶界或穿晶分布;150℃高温短时拉伸,合金的抗拉强度为97MPa,屈服强度为58MPa,伸长率为18%,拉伸断裂形式为准解理脆性断裂.     

T6处理对触变成形Mg_2Si_p/AM60B复合材料组织性能的影响

研究了T6处理工艺(T6工艺430℃,6 h+215℃,2 h,空冷)对触变成形Mg2Sip/AM60B复合材料组织及力学性能的影响。结果表明:分布于晶间及晶内的硬脆β-Mg17Al12相在T4处理工艺:(T4工艺430℃×6 h,水冷)后几乎全部溶解,由此引起的β相割裂作用的基本消失,固溶强化作用及成分均匀化等导致抗拉强度和伸长率明显提高,而硬度显著降低;T6处理后,非连续析出β相在晶界及Mg2Si/α-Mg界面处呈现细小弥散分布,引起较强的晶界钉扎作用,导致抗拉强度和硬度显著提高,而伸长率略微降低,此状态下未发现明显的连续析出β相。最佳的T6处理工艺为(430℃,6 h+215℃,2 h),且抗拉强度和伸长率达到290 MPa和14.37%,相比触变态复合材料分别提高40.10%和83.06%。复合材料的断裂方式由触变态的沿晶断裂依次转变为T4态的混合断裂和T6态的穿晶断裂。     

引晶法制备半固态A356铝合金浆料的流变压铸

将引晶法制备的A356铝合金半固态浆料进行流变压铸,研究铸件在铸态和T6热处理条件下的力学性能和微观组织。结果表明:在铸态下铸件的抗拉强度可达到250 MPa左右,伸长率为9%~13%;经过T6热处理后,抗拉强度可提高约30%,但伸长率略有下降。引晶法可制备出初生α1(Al)的形状因子为0.76~0.85和晶粒尺寸为20~40μm的优质半固态A356铝合金浆料。     

真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响

采用电感耦合法(ICP)、电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)研究了真空脱氢对Sr变质ZL114A合金焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明:焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10~(-6)降至0.26×10~(-6),24与12 mm焊缝区域气泡数量分别降低71.4%与60%,气泡直径由2.3,1.8 mm降至1.4,1.2 mm,面密度各降低77.7%,81.8%。沿晶界均匀分布的共晶Si相经添加Sr元素后,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106降至12μm,12 mm焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364 MPa,332 MPa,9.8%与14.2%。T6态微观组织主要由初生α-Al、初生及共晶Si相与Mg_2Si相组成,断口表面硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg_2Si相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

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。     

真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响研究

通过选用不同厚度与状态的焊接副与焊丝,完成了Al-Sr中间合金硅相变质ZL114A合金的氩弧焊堆焊处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明：焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10_-6降至0.26×10_-6,24mm与12mm壁厚焊缝区域气泡数量各降低71.4%与60%,气泡直径由2.3mm与1.8mm降至1.4mm与1.2mm,面密度各降低77.7%与81.8%。沿晶界均匀分布的初生与共晶Si相经Sr元素变质处理,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106μm降至12μm,12mm壁厚焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364MPa、332MPa、9.8%与14.2%。焊缝区域T6态微观组织主要由初生α-Al、初生与共晶Si相及Mg₂Si时效相组成,断口表面晶界处硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg₂Si时效相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

T6处理对AZ91镁合金析出相β-Mg17Al12及断裂性能的影响

采用光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射及拉伸试验等研究了T6处理对铸态AZ91镁合金析出相β-Mg17Al12及断裂性能的影响.结果表明:分布在铸态AZ91镁合金晶界的粗大网状β-Mg17Al12相在T4热处理过程中几乎全部溶解,使合金的屈服强度下降,而抗拉强度和伸长率升高,断口形貌为具有一定塑性变形的解理特征;T6热处理后,合金组织中出现不连续析出与连续析出的β-Mg17Al12相,使合金的强度明显提高,而伸长率明显降低,其拉伸断裂方式以沿晶断裂为主.     

T6处理对Al-Sr中间合金变质的A356铝合金组织与性能的影响

在传统的A356铝合金中加入Al-10Sr中间合金压铸成型制备新型的铝合金轮毂材料,通过光学显微镜和扫描电镜研究了铸态及T6热处理态A356铝合金的组织及其性能,分析了合金的断裂机制。结果表明:铸态A356合金中铁基化合物主要为β相(Al5FeSi);经T6工艺处理后,共晶Si粒子的边角更加圆润,Mg2Si完全固溶于铝基体中,合金组织得到改善;铸态及热处理态A356铝合金试样的拉伸断口均有大量韧窝存在,合金呈现较好的塑性;但T6热处理态A356铝合金的断口处韧窝与铸态相比更加均匀,合金的塑性提高;合金的断裂机制为韧窝+解理断裂的复合断裂机制。     

元素Cu、Mn及热处理对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

在Al-20Si合金中添加含Cu、Mn元素的中间合金,熔炼得到Al-20Si-0.2Cu-0.3Mn、Al-20Si-0.6Cu-0.5Mn、Al-20Si-1Cu-0.7Mn和Al-20Si-1.4Cu-0.9Mn的Al-Si合金。采用金相显微镜、拉伸试验机、布氏硬度计等对铸态及固溶处理+人工时效(T6)热处理态的不同Cu、Mn含量的Al-20Si合金的微观组织及力学性能进行研究。结果表明:Cu、Mn元素可以细化Al-20Si合金中的初生硅和共晶硅,使其组织均匀化,并提高Al-20Si合金的抗拉强度和布氏硬度。Cu、Mn元素的合理添加量分别为1wt%和0.7wt%,此时铸态Al-20Si合金的抗拉强度达到最大值(238 MPa),T6热处理态Al-20Si合金的硬度达到最大值(212 HB)。T6热处理可以改善Al-20Si合金中的Si相,细化初晶硅和共晶硅,消除枝晶,并形成固溶强化。     

铸造铝合金轮毂的热处理工艺与组织性能研究

研究了固溶和时效热处理以及涂装对A356合金轮毂的力学性能和显微组织的影响,并对拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,A356合金轮毂适宜的热处理工艺为:固溶温度为530℃、固溶时间为3 h、淬火温度为60℃、淬火时间为120 min、时效温度为160℃和时效时间3 h;铸态A356合金轮毂由初生α-Al枝晶和不均匀分布的共晶硅相组成,T6和T6+涂装态A356合金中的共晶硅相发生球化,尺寸相对较小且分布更加均匀;A356合金轮毂的抗拉强度和断后伸长率从高至低依次为T6+涂装态、T6态、铸态。     

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。     

热疲劳环境下多元Al-7.5Si-4Cu合金的裂纹萌生扩展

研究了多元Al-7.5Si-4Cu合金在不同热处理状态下的热疲劳性能。结果表明,与铸态试样和淬火+时效热处理试样相比,T6态试样的力学性能最好,微观组织均匀,热疲劳性能最优良。当热循环次数≥10 000时,T6状态与淬火+时效试样由于Si相和A12Cu相的出现降低了裂纹扩展速率,铸态试样由于A12Cu相复熔球的存在导致裂纹扩展速率急剧上升。