对A356Al合金细化和变质处理的研究

研究了A356Al合金熔体处理过程中细化与变质的交互作用。结果表明:只添加Al-10Sr的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为19.6μm,抗拉强度228MPa、屈服强度177MPa、伸长率8.9%、布氏硬度73HBW;而只添加Al-4Ti-1B的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为17.3μm,抗拉强度203MPa、屈服强度159MPa、伸长率6.9%、布氏硬度67HBW。指出:Si相的形态对A356Al合金力学性能影响最大,变质效力是限制A356Al合金力学性能的首要因素。     

铬铁矿砂在铝合金铸造中的应用

分别使用普通硅砂和铬铁矿砂浇注铝合金阶梯试样,分析其试棒的抗拉强度、屈服强度、伸长率以及硬度,分析其金相组织,测其晶粒度和二次枝晶间距并进行对比.试验表明,采用铬铁矿砂铸造,明显提高铸件的抗拉强度;伸长率在壁较薄处也有较大提升,而在壁厚较厚处则优势下降;晶粒细化效果显著,晶粒度和二次枝晶间距优于普通硅砂铸件,冷却速度敏感性小于普通硅砂铸件.因此铬铁矿砂更适合于作为强度要求高的铸件,但是由于其强烈的激冷效果使得金属液流动性变差,因此不适合做形状复杂铸件的造型材料,加之价格昂贵,其使用受到限制.     

冷却速度对A356铝合金变质效果的影响

采用不同铸型的阶梯形试样,分别添加量为0．04％的Al—10％Sr中间合金和1％的三元钠盐变质剂对A356熔体进行变质处理。研究了冷却速度对A356合金变质效果的影响和这两种变质剂对冷却速度的敏感性。结果表明：冷却速度越大,枝晶间距越小,变质效果越好;Na变质对于冷却速度的敏感性高于Sr。     

A356铝合金Al-5Ti-1B和Al-10Sr熔体处理遗传效应

通过重熔试验研究Al-5Ti-1B和Al-10Sr中间合金在A356熔体中的遗传效应。结果表明:A356合金经熔体处理后流动性较母材提高17.36%,T6处理后α-Al枝晶细化,二次枝晶间距仅为16.8μm,共晶硅圆整,抗拉强度达269 MPa、屈服强度203MPa、伸长率12.5%、硬度92 HBW。伴随重熔,细化变质效果逐渐衰退,熔体质量下降,以致力学性能和流动性下降。试验发现固溶后快淬可减小变质衰退带来的影响。     

A356合金铸造工艺及组织与性能研究

研究了壳型预热温度、壁厚和变质处理对A356合金显微组织和力学性能的影响,分析了工艺参数和变质剂的作用机理。结果表明,不同壳型预热温度下未变质A356合金的金相组织都为枝晶α-Al和共晶硅相,且随着壳型预热温度的升高,枝晶α-Al不断粗化、共晶硅相不断聚集和长大,未变质A356合金的抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;随着壁厚的增加,La变质和Sr变质A356合金的α-Al枝晶不断粗化,共晶硅相也逐渐发生聚集和长大,抗拉强度、断后伸长率和硬度都呈现为逐渐降低的趋势;采用La或者Sr变质能够细化A356合金组织,并且相对未变质A356合金具有更高的强塑性,但是La变质A356合金对壁厚的敏感性相对Sr变质A356合金更小。     

Al-Ti-B-O复合细化剂对A356合金组织及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、电子万能材料试验机等方法,研究了Al-Ti-B-O复合细化剂对A356铝合金组织及力学性能的影响。结果表明:Al-Ti-B-O复合细化剂细化了A356铝合金的晶粒,减小了二次枝晶间距;Al-Ti-B-O复合细化剂加强了Al-10Sr对共晶Si的变质效果,使共晶Si由粗大的针状变成细小的珊瑚状;当复合细化剂的添加量为0.5wt%时,合金抗拉强度为199 MPa,伸长率达到了5.6%,与未细化的A356合金(168 MPa,3.4%)相比,抗拉强度和伸长率分别提高了31 MPa和2.2%。     

不同冷却条件下A356铝合金铸件凝固组织的预测工具——热分析法

在浇注铝合金铸件之前,用标准杯进行热分析以控制金属液并预测铸件的微观组织,已有数十年的历史.但是,在标准杯中获得适宜的微观组织并不能保证在真实铸件中也是如此,因为真实铸件可能是在完全不同的冷却速度下凝固的.本研究从晶粒细化和变质处理两方面试验了不同品质的A356合金.通过砂型铸造和金属型铸造不同直径的圆柱试样来达到不同的冷却速度.研究了在标准热分析试杯中测得的晶粒尺寸、变质率和二次枝晶臂间距(SDAS)与在圆柱试样中获得的同样参数之间的相互关系.因此,只要知道热模数和铸型类型,就能够确定所要求的标准热分析试杯中的晶粒尺寸和变质率,从而在真实铸件中获得所要求的组织.这样就能在浇注铸件前采取相应措施以改善冶金质量.     

低压铸造凝固条件对A357合金组织及力学性能影响

采用低压铸造的方法成形A357合金筒形铸件,研究不同凝固条件对筒形铸件组织及力学性能的影响。砂型冷却壁厚20 mm部位二次枝晶间距平均值比壁厚10 mm部位二次枝晶间距平均值大了40%以上,冷铁冷却铸件20 mm壁厚部位的二次枝晶间距比砂型凝固同壁厚铸件的二次枝晶间距小40%以上,与砂型铸造铸件壁厚10 mm部位的二次枝晶间距相当。冷铁激冷铸件的力学性能获得显著提高,相对于薄壁铸件,壁厚铸件采用冷铁对铸件的力学性能提高的幅度更大一些。凝固条件对厚壁铸件的断裂机制有一定的影响,砂型冷却20 mm壁厚铸件断裂有穿晶断裂趋势,冷铁冷却20 mm壁厚铸件断裂时有沿晶断裂趋势。     

3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的组织和力学性能

利用ProCAST软件对不同壁厚(5～30 mm)阶梯件的充型和凝固过程进行模拟,结合模拟结果进行浇注实验,重点研究壁厚对3D打印砂型铸造Al-7Si-0.4Mg合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着壁厚减小,合金中α(Al)的二次枝晶臂间距、共晶硅尺寸以及含Fe相的尺寸均减小;而合金的致密度和拉伸力学性能显著升高。T6态下,合金的最高(壁厚5 mm)抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为2.13%。随着壁厚减小,合金的凝固冷却速度增加,组织得到细化,致密度提高,合金的强度和伸长率提高。此外,3D打印砂型铸造的铝合金性能受到砂模粘结剂含量的制约,断后伸长率较低。     

Sr对铸态Al-7Si-Mg合金组织和力学性能的影响

以砂型铸造Al-7Si-Mg合金为研究对象,研究了Sr含量对Al-7Si-Mg合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,添加Sr变质后,铸态Al-7Si-Mg合金的晶粒粗化,一次柱状晶生长明显。Sr变质Al-7Si-Mg合金中共晶Si形貌由针状或层片状组织向细化纤维状转变。当用0.06%的Sr变质时产生过变质现象,界面处Al-Si-Sr三元化合物逐渐增多,并产生富集。当Sr的含量为0.04%时,Al-7Si-Mg合金的抗拉强度和伸长率均达到最大,比未变质合金的抗拉强度和伸长率分别提高了8.4MPa、68.4%。     

热处理对半固态A356铝合金挤压铸件组织与性能的影响

将低温浇注制备的半固态A356铝合金坯料加热至半固态浇注、挤压成形。采用正交试验法研究了固溶、时效对半固态A356铝合金挤压铸件组织与力学性能的影响。结果表明,时效时间对抗拉强度、屈服强度、伸长率影响最大,且都是随着时效时间增长先上升后下降;试验6获得较好的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为340 MPa、325 MPa、9.56%。     

低过热度铸造和触变锻造结合制备A356铝合金车轮的组织与力学性能

采用低过热度铸造和触变锻造相结合的方法制备A356铝合金车轮,研究低过热度铸造A356铝合金坯料的组织、坯料二次加热组织演变规律和触变锻造车轮的组织与力学性能。结果表明：熔体在635℃浇注,可获得具有细小、均匀的非枝晶晶粒的A356铝合金坯料。坯料在600℃等温加热60min后,非枝晶晶粒可转变成球形晶粒,在750kN锻压力下半固态坯料可触变锻造成铝合金车轮。经T6热处理,A356铝合金车轮的抗拉强度和伸长率分别为327．6MPa和7．8％,高于铸造铝合金车轮的拉伸力学性能。将低过热度铸造与触变锻造工艺相结合,可以制备具有较高力学性能的铝合金车轮。     

Influences of pouring temperature and cooling rate on microstructure and mechanical properties of casting A1-Si-Cu aluminum alloy

This paper investigated the influences of pouring temperature and cooling rate on the microstructure development and mechanical properties for casting Al-Si-Cu aluminum alloy.The microstructure of the as-cast samples was characterized by an optical microscope.The results showed that the dendrite arm spacing(DAS,λ) is well refined by pouring at a higher temperature.The λ decreases with increasing pouring temperature due to the multiplication of the nucleation sites in the superheating liquid melt,and the mechanical properties,such as microhardness and ultimate tensile strength increase correspondingly,while the elongation decreases.The relationships between microhardness and λ for the samples cooled in metal mould and sand mould,are given as HV=118.9 1.246λ and HV=115.2 1.029λ,respectively.The effects of the cooling rate controlled by using permanent mould casting and sand mould casing processes(the cooling medium is air and sand,respectively) on the dendrite arm spacing and mechanical properties are similar to the effect of the pouring temperature.     

流变模锻A356铝合金的显微组织和力学性能

采用机械搅拌法制备A356合金半固态浆料,在200 t油压机上进行流变模锻成形,研究了流变模锻试样热处理前后的组织和力学性能.结果表明:流变模锻试样组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成;热处理前试样抗拉强度为261.7 MPa,伸长率为4.1％;经T6热处理后,试样抗拉强度为347.8 MPa,提高了32.9％...     

Effect of microstructure on mechanical properties for A356 casting alloy

Abstract

A quantitative study of the relationship between microstructural features such as secondary dendrite arm spacing (DAS), eutectic structure and mechanical behaviours of A356 casting alloys has been conducted. In the condition of minimising casting defects, the influence of microstructural features on the mechanical performance becomes more pronounced. Depending on the cooling rate affecting the primary and eutectic microstructure, the tensile properties were changed upon experimental conditions, i.e. both of tensile strength and elongation were increased with decreasing DAS, also the results were the same at high temperatures. The increase in both of room temperature high cycle fatigue and high temperature low cycle fatigue lives with decreasing DAS was observed, mainly due to homogeneous deformation owing to the fine size of eutectic silicon and Fe intermetallic particles. The observation of fracture surfaces was conducted to find the effect of microstructure on mechanical properties by a scanning electron microscope.     

Cooling Rate Sensitivity of RE-Containing Grain Refiner and Its Impact on the Microstructure and Mechanical Properties of A356 Alloy

The cooling rate sensitivities of Al Ti B, RE and Al Ti B–RE refiners were investigated using laboratory experiments and the actual industrial applications of A356 automotive wheel via low pressure die casting technology. Their impact mechanisms on the microstructure and mechanical properties of the A356 alloy were discussed. The results demonstrated that the Al Ti B–RE refiner possessed most effective and synergetic refinement effects compared to the individual Al Ti B or RE refiners. The Al Ti B–RE refiner exhibited the least sensitivity to the cooling rate changes than the other refiners. The comprehensive properties of alloy wheel refined by the Al Ti B–RE refiner were improved significantly.The tensile strength, yield strength, and elongation of wheel spoke improved by approximately 11.3%, 10.8% and 44.1%,respectively. The property difference values of the tensile strength, yield strength, and elongation in different positions of the wheel decreased from 14.8%, 31.2% and 47.7% to 8.6%, 27.1% and 30.9%, respectively.     

基于多材质复合铸型的A356铝合金性能调控机制研究

建立变壁厚回字形结构多材质复合铸型,首先,通过对A356铝合金在多材质复合铸型的充型、凝固过程模拟仿真,获得多材质复合铸型铸件充型时间和温度场结果,锆英砂与石英砂、铬铁矿砂与石英砂过渡处凝固时间呈阶梯状递减;且锆英砂与石英砂过渡处及铬铁矿砂与石英砂过渡处铸件凝固时间更短,金属液凝固速度更快。其次,采用电子背散射衍射（EBSD）分析、电子显微探针（EPMA）分析对石英砂、铬铁矿砂、锆英砂复合铸型在重力铸造下A356铝合金铸件断口进行分析并进行抗拉强度测试。结果表明：在相同壁厚时,铬铁矿砂、锆英砂型铸件的晶粒尺寸细小,Al、Mg、Si等元素分布均匀、力学性能提高,断口呈现韧性断裂的特征;同时随着壁厚减小,同种材质砂型铸件晶粒细化、元素分布均匀、力学性能提高,断口呈韧性断裂特征。     

微观组织对A201铝合金铸件机械性能之研究

系统改变A201铝合金平板铸件的长度、厚度及冒口大小,探讨微观组织中微孔隙量及树枝状晶胞尺寸(DCS)对A201铸件抗拉强度及伸长率的影响程度,进而于铸造实务工作时,可为冒口设计及金属凝固之参考,为研究的目的。砂型的种类有三种,分别是100%石英砂的A类石英砂、50%石英砂及50%铬砂的B类、及100%铬砂的C类。实验结果显示,A201铝合金平板铸件的机械性质同时受空孔量及DCS之影响,当微孔隙量增加及DCS变大时,均会降低铸件的抗拉强度及伸长率,其中微孔隙量影响为主要的因素。     

压铸A380合金力学性能及热处理工艺性能研究

以A380压铸铝合金为研究对象,设计了压铸工艺参数,并对压铸件进行了热处理试验。通过密度测定、力学性能测试和金相观察,分析了压铸工艺参数对铸件性能的影响规律,探求了热处理对压铸件性能的影响。研究表明:压力增加,铸件的密度和强度增加;压力一定时,低速速度对铸件力学性能的影响大于高速速度;压铸工艺改进可进一步提高材料的性能,抗拉强度接近365 MPa,伸长率可达4.2%;合理的固溶+低温时效处理后,材料具有更高的综合力学性能,屈服强度达205 MPa,抗拉强度394 MPa,伸长率可达7.8%。     

不同铸型对钛合金微观组织及力学性能的影响

为了研究陶瓷和石墨铸型对ZTC4钛合金微观组织机理的影响,采用数值模拟与实验分析相结合的方法,研究了2种铸型的试样在凝固传热过程中的冷却速度、凝固速度、凝固时间对微观组织和力学性能影响。结果表明:与陶瓷型试样相比,石墨型的散热效果好、冷却速度快、凝固速度高,且石墨型的冷却速度提高了52.04%,使得微观组织为急冷生成的细小板条马氏体α,晶粒较小、取向较多、凝固厚度大,导致力学性能中的屈服强度、抗拉强度、硬度分别提高了6.7%、2.6%和4.2%,但伸长率和断面收缩率分别降低了11.62%和34.5%。同时同种铸型的不同位置对冷却速度快慢的影响依次为:中间底部顶部。