铸造A356铝合金的微观组织及其拉伸性能研究

采用T6工艺对消失模铸造的A356铝合金进行了热处理,并对其微观组织形貌、显微组织特征值、拉伸性能及其断口形貌进行了测试和分析.结果表明,铸造A356-T6铝合金基体中分布着约2 μm长,100 nm宽,小者只有几个纳米的针状Mg2Si粒子,并且发现经T6工艺热处理后在铸造A356铝合金中存在椭圆状Al8Si6Mg3Fe金属间化合物.定量金相分析表明,铸造A356铝合金的平均枝晶胞尺寸(DCS)、二次枝晶臂间距(SDAS)、共晶Si的长、宽值分别为55 μm、63 μm、20 μm和10 μm;热处理后A356合金的这些参数值分别变为50 μm、75 μm、30 μm和13 μm.铸造A356-T6铝合金试样的拉伸断口显示其断裂为韧性断裂与脆性断裂的混和模式.屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为240 MPa、254.8 MPa和1.16%.     

基于仿真的A356合金充型凝固与微观组织研究

基于ProCAST软件,对A356铝合金铸件的充型、凝固过程及微观组织的演变进行模拟预测,以建立合理的铸造工艺参数,提高模拟的准确度与可靠性,进而指导产品的工业化生产。实验结果表明:充型、凝固及微观组织的模拟结果均与实验结果相吻合。利用ProCAST的CAFE模块,通过建立合理的体形核密度及过冷度可以实现对A356铝合金细化前后的晶粒度预测。     

微量Ga对A356合金微观组织及力学性能的影响

研究了微量Ga对A356合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明,Ga含量的增加(0.02%～0.06%),对均匀化退火后A356合金室温抗拉强度影响不明显,在673 K时抗拉强度提高14.5%,但Ga的加入显著降低合金的伸长率,且伸长率随着温度的增加而降低.Ga对T6处理后的强度略微提高,伸长率有所降低,但对合金高温抗拉强度和伸长率的影响作用效果明显,能大幅度提高高温抗拉强度,同时降低了合金的伸长率.     

稀土Y对A356铝合金微观组织和性能的影响

研究了稀土Y对A356铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Y是A356合金的一种优良变质剂,可以明显细化合金的微观组织。不仅使初生的α-Al由树枝晶转变为细小胞状晶和等轴晶,而且使块状的共晶硅转变为细小纤维状或颗粒状。加入0.3%的稀土Y,合金的力学性能最优,抗拉强度和伸长率分别提高了17.7%和60%。     

间断时效工艺对A356合金力学性能及微观组织的影响

研究了A356合金在不同时效工艺下的力学性能及微观组织.结果表明:A356合金在间断时效工艺(T6/6)下比传统T6处理工艺时的抗拉强度提高11%,硬度提高了12%,断后伸长率提高40%;合金中共晶硅球化、细小且分布更加均匀.     

Sr、RE对A356合金组织结构和力学性能的影响

A356合金重熔过程中通过混合添加适量Sr、RE来改善合金的微观组织结构。采用金相分析、X射线衍射分析(XRD)及力学性能测试等试验方法,分析了Sr、RE混合添加对合金的初晶晶胞特征参数、共晶Si相形貌和力学性能的影响。研究发现,A356合金重熔过程中,Sr、RE混合添加能够强化合金的细化效果及共晶Si相的变质效果。Sr、RE的添加,能够大幅度提高合金的综合力学性能,合金抗拉强度由变质前的153MPa提高到变质后的252MPa,伸长率由不足5%提高到超过13%。     

凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响

研究了凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响。结果表明,A356合金经过Sr变质后,其凝固组织中的共晶Si形貌由纤维状变成球状,初生α相的晶粒尺寸减小。经过540℃×20 min+170℃×90 min快速热处理,合金微观组织中的Mg₂Si强化相能够充分固溶到基体中,其抗拉强度与T6态的基本相同。随着合金中Mg含量增加,固溶处理时,Mg₂Si相充分固溶进基体所需要的时间增加。当合金中Mg含量由0.3%增加到0.9%时,则需要经过540℃×40 min+170℃×90 min快速热处理,其力学性能与T6态的基本相同。     

微量Mn对A1-Mg-Si合金微观组织与拉伸性能的影响

研究了微量Mn对Al Mg Si合金的微观组织与拉伸性能的影响。结果表明 :微量Mn在Al Mg Si合金中主要以粒状α Al15(FeMn) 3 Si2 弥散相的形式存在 ,尺寸为 12～ 2 10nm ,均匀、弥散分布在基体中 ,有效地钉扎位错和亚晶界 ,抑制合金热挤压变形过程中的再结晶 ;均匀化处理过程中微量Mn可促进长针状 β Al9FeSi相向粒状α Al15(FeMn) 3 Si2 相转变 ,这种含Mn的α相弥散颗粒可作为合金时效强化相 β′(Mg2 Si)的非均匀成核位置 ,促进 β′相的析出 ,从而强化合金 ,使合金获得较好的强塑性配合     

变质处理对A356合金性能的影响

研究了稀士Ce变质及Ce+Sr复合变质对A356合金性能的影响.分析了变质剂加入量对A356合金组织和性能的影响.研究结果表明,在采用金属型铸造的条件下,加入0.5％Ce变质或者采用0.05％Sr+0.45％Ce的复合变质均能达到最佳的变质效果.由于变质剂的加入,使得合金的晶粒尺寸减小,晶粒平均尺寸由未变质时的约4mm降低到变质后的约1mm.扫描电镜结果表明,共晶硅的产生都是在铝相的狭缝中,同时也证明复合变质的效果更优.     

涂装工艺对A356合金轮毂性能和组织的影响

研究了三级涂装工艺对T6处理和双级时效工艺下的低压铸造A356合金轮毂力学性能和组织的影响.研究表明：三级涂装工艺使T6状态下合金的抗拉强度增加15 N/mm^2,双级时效工艺条件下A356合金抗拉强度增加了5 N/mm^2,屈服强度增加了15 N/mm^2,对合金伸长率基本没有影响.电导率和DSC分析表明,三级涂装工艺不同程度地改变了合金中强化相和平衡相的分布数量和密度,引起了合金力学性能的变化.该研究对进一步优化A356合金轮毂T6处理工艺和双级时效工艺具有一定的意义.     

铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析

研究了铸造A356-T6铝合金板不同位置处的拉伸性能。采用扫描电子显微镜和光学显微镜对拉伸断口及断口纵剖面的组织形貌进行了观察分析。试验结果表明，铸造A356-T6铝合金的拉伸屈服强度随离浇道口平面距离的增加而减小，断裂强度则是先减小然后再增大，而延伸率随高度变化不明显。铸造A356-T6铝合金的平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为216．64MPa，224MPa，1．086％和0．194％。断口分析表明拉伸断口的表面分布着杂质、孔洞、铸造缩孔和氧化膜等缺陷，断口表面也存在开裂的由碳、氧、铁、镁、铝和硅元素形成的复合粒子。铸造A356-T6铝合金在拉伸过程中，裂纹萌生于共晶硅粒子与基体结合处，并沿枝晶胞之间的共晶区域进行扩展，当前进的裂纹遇到取向不一致的共晶硅粒子时，裂纹将截断共晶硅粒子。铸造A356-T6铝合金拉伸断裂方式为沿胞（即穿晶）断裂的准解理断。     

A356铝合金显微结构及拉伸断口分析

本文对A356铝合金进行了金相及场发射扫描电镜试验,对分布在初生a-Al基体上的共晶硅相、富铁相及气孔等进行了观察,分析了它们的分布特征、形貌及影响;用扫描电镜观察铝合金的拉伸断口形貌,表明其断裂是以脆性断裂为主的混合断裂,并研究了其断裂过程及机理.     

基于Mimics的A356铝合金微观组织结构的三维重构

介绍了基于Mimics连续切片的三维重构技术的理论方法及在材料科学与工程中的研究和应用进展,并指出该技术对材料微观结构定量分析和微观组织性能的研究提供了有力的帮助。采用基于Mimics软件的连续切片三维重构技术,分别重构了铸态A356铝合金的三维微观组织结构和半固态A356铝合金的三维微观组织结构形貌。从三维重构后的组织结构可以看出,铸态A356铝合金的三维微观组织结构为典型的树枝晶组织,半固态A356铝合金为典型的近球晶组织结构。对单个枝晶及单个球晶的微观组织进行三维重构,并进行了三维定量测量,并从三维的角度定量表征了单个球晶,其形状因子F=0.91,平均当量直径D=81.71μm,三维测量结果更真实准确。     

Al-5Ti-B和稀土Y复合添加对A356合金半固态凝固组织的影响

采用稀土Y及Al-5Ti-B中间合金对A356铝合金进行细化处理,并用低温浇注技术制备半固态坯料.研究了单独添加Al-5Ti-B和稀土Y以及两者复合添加时对A356铝合金半固态凝固组织的影响.研究结果表明,Al-5Ti-B和稀土Y对A356铝合金半固态初生相的形貌及尺寸均有不同程度的改善.将两者复合添加时,可显著提高合金中初生相的形貌及尺寸,得到细小、圆整且分布均匀的半固态组织,其添加量的最佳组合为0.02％的Ti与0.5％的Y.探讨了两者复合添加对合金凝固组织的细化机理.     

Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金组织性能的影响

通过光学金相观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)和拉伸试验研究了Gd和Y含量对Mg-Gd-Y-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着Gd含量的增加,Mg-Gd-Y-0.5Zr合金的抗拉强度逐渐增大,伸长率逐渐降低.随着Y含量的增加,合金的抗拉强度和伸长率均是先增大后减小.当Gd含量为9％、Y含量为3％时,综合性能最好,抗拉强度达到330～350MPa,伸长率为6％.由于Gd和Y在化合物中相互置换,致使该系列合金的室温非平衡相组成为α(Mg)固溶体、离异共晶化合物Mg5(Y,Gd)、颗粒化合物Mg5(Gd,Y)和Mg24(Y,Gd)5,非平衡结晶的颗粒化合物Mg3(Gd,Y)和Mg2(Y,Gd).     

Sr和Y添加对A356铝合金显微组织和力学性能的影响及机理

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜观察,能谱分析以及力学性能实验,研究了添加Sr和Y对A356铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,相比于单加Sr或Y,复合添加Sr和Y时,共晶Si由板片状或针状完全转变为纤维状,α-Al的等效晶粒直径从42.49 μm减小至26.63 μm,二次枝晶臂间距从22.38 μm减小至13.60 μm,抗拉强度从166.1 MPa增加到185.3 MPa,延伸率从3.6%提高至7.6%,断裂方式也从脆性断裂转变为韧脆型断裂。探讨了Sr和Y复合添加时的细化机理和变质机理,得出α-Al晶粒细化的主要原因是α-Al以Al₃Y为基底进行快速非均质形核,变质机理为杂质诱导孪晶并以孪晶凹谷机制进行生长。     

触变模锻半固态A356铝合金的组织与力学性能

采用低温浇注和晶粒细化复合工艺制备半固态A356铝合金坯料,并在200T立式油压机上对半固态坯料进行触变模锻成形,研究了触变模锻件的组织与力学性能,并与液态模锻件进行了比较。结果表明:触变模锻件内部组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成,组织均匀致密,经T6热处理后抗拉强度和伸长率分别为317.6MPa和5.8%,比液态模锻件分别提高了13.6%和5.1%,表明触变模锻半固态A356铝合金件具有较好的热处理强化效果和较高的综合力学性能。     

锡冷铜模对铸造A356铝合金组织的影响

分别采用锡冷铜模和水冷铜模两种方法制备了A356铸造铝合金。运用扫描电子显微镜（SEM）、示差扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对其组织进行研究。结果表明，与水冷铜模冷却方法相比，锡冷铜模方法可以明显细化A356合金的初生α相和共晶组织。通过对X射线衍射数据的计算，在锡冷铜模制备的样品中，Si在初生α相中的固溶度为2．7％（摩尔分数），而在水冷铜模制备的样品中为2．4％（摩尔分数）。这些结果表明，锡冷铜模方法比水冷铜模方法具有更好的冷却能力。     

稀土La对半固态A356铝合金凝固组织的影响

利用Al-La中间合金对A356铝合金进行了细化处理,并用低过热度浇注技术制备了半固态A356铝合金浆料,研究了细化处理对半固态A356铝合金初生α相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,细化处理的A356铝合金经低过热度浇注可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,稀土La可显著改善半固态A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌.探讨了稀土La对半固态A356铝合金初生α相的细化机理.