混合方式对受控扩散凝固过共晶Al-Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-15％Si(质量分数)合金,研究混合方式对受控扩散凝固Al- 15％Si合金初生硅相尺寸、形貌和分布的影响.结果表明:受控扩散凝固可以明显细化初生硅相,改善初生硅相形貌和在组织中的分布.其中,液-液混合细化效果比固-液混合细化效果好,特别是通过液态纯铝与液态Al-25％Si合金的液-液混合受控扩散凝固制备得到的凝固组织,其初生硅相平均尺寸仅为14μm,且在组织中分布均匀.     

混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

液-固混合制备Al-18Si合金的组织及性能

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-18Si合金,研究了液-固混合方式下Al-25Si合金的温度对制备Al-18Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的最终凝固组织与耐磨性能和热膨胀性能之间的关系。结果表明,在受控扩散凝固过程中,630℃固态纯Al与850℃液态Al-25Si合金混合所制备的Al-18Si合金中,初生Si相分布均匀,形貌规整,晶粒尺寸最小,耐磨性能最好。630℃固态纯Al和900℃液态Al-25Si合金混合制备的Al-18Si合金的线膨胀系数最小(15.51×10-6℃-1)。Al-18Si合金的耐磨性能主要取决于初生Si相的平均尺寸、形貌和分布。     

不同过热温度控制及混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si的影响

通过受控扩散凝固技术制备了含Si量不同的Al-Si合金,研究不同过热温度和混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si相的影响。研究表明:随着Al-25Si过热温度的增加,初生Si相尺寸和长宽比减小,组织分布更为均匀;采用液-液混合方式初生Si相的效果比较好;随着Al-Si合金中Si含量的减小,初生Si相尺寸减小。     

过共晶Al-18%Si合金受控扩散凝固组织与行为

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18%Si合金,研究其凝固组织随低温母合金温度变化的演变规律和凝固行为本质。结果表明:受控扩散凝固能抑制初生硅相的过度各向异性生长,有效改善合金凝固组织结构。采用适当温度的Al-25%Si合金(800℃)和纯Al(580℃)混合进行受控扩散凝固时,凝固组织中初生硅相分布均匀,无宏观偏析,且其平均尺寸达到42.85μm。当纯Al温度偏低时,凝固组织中初生硅相偏聚严重;当纯Al温度较高时,凝固组织中初生硅相尺寸偏大。分析表明:在受控扩散凝固过程中,固-液界面前沿形成了较小的"成分过冷",初生硅相在过冷区内趋于平界面生长。溶质原子扩散距离的平方与平衡温度成对数关系,温度愈高,扩散愈充分,宏观偏析愈少。     

固液混合铸造Al-40%Cu合金的微观组织

利用固液混合铸造制备了Al-40%Cu合金并对合金的微观组织进行了研究。结果表明:固液混合铸造Al-40%Cu合金中的初生CuAl2多为粒状,尺寸一般为30～80μm。固液混合铸造加入的合金粉能够对Al-40%Cu合金凝固过程产生影响,从而细化合金中初生CuAl2,改善合金组织。与普通铸造和半固态铸造的相比,固液混合铸造Al-40%Cu合金中的初生CuAl2尺寸明显减小,形貌特征得到明显改善。     

混合比和温度对受控扩散凝固制备7075铝合金初生α-Al相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备7075铝合金。研究了不同母合金成分(混合比)与不同混合温度对7075铝合金凝固组织中初生α-Al相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,当母合金混合比例为1∶1且浇注温度为637℃时,混合后能够得到最佳的金相组织,其初生α-Al相平均尺寸达到91.70μm,形状因子达到2.56。分析表明,相同混合温度下Al-ZnMg-Cu母合金中Zn-Mg-Cu含量越低,细化效果越好。在相同混合成分和混合比浇注时,混合温度越低,其初生α-Al相越细小圆整。     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

熔体混合与电磁搅拌对Al-20Si合金中初生Si相的细化效果

采用电磁搅拌和熔体混合技术制备Al-20Si合金,研究表明,单纯采用电磁搅拌技术制备Al-20Si时,会产生偏析层,其初生Si相平均尺寸在60μm以上;而采用熔体混合+电磁搅拌复合处理可使Al-20Si合金中的初生Si相尺寸降至16μm以下,并消除在单纯电磁搅拌合金边缘出现的粗大的初生Si相的偏析层。熔体混合处理处理还可以强化过共晶Al-20Si合金的电磁搅拌效果,获得良好细化效果。     

CDS铸造过共晶铝硅合金组织及性能研究

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备Al-20％Si合金,研究了混合方式和高硅合金的混合温度对目标合金组织和性能的影响,探讨了合金组织与热膨胀性能之间的关系.结果表明,采用受控扩散凝固技术,纯铝液(660℃)与高硅合金液(850℃)混合所制备的目标合金初生硅相分布均匀,形貌规整,尺寸最小,合金的线膨胀系数也最小(15.7×10-6 ℃-1,30～300℃).分析表明,Al-20％Si合金热膨胀性能主要取决于合金组织中初生相的分布和形貌的规整性,与尺寸大小关系不大.     

Sr变质对蛇形通道浇注Al-22Si-Cu合金组织的影响

采用纯铜蛇形通道浇注和Sr变质的复合工艺,对Al-22Si-Cu过共晶合金组织与性能进行研究。结果表明,蛇形通道工艺可将初生Si晶粒尺寸从90μm细化至28.03μm。随着Sr含量增加,初生Si的析出温度降低,合金的孪晶密度和初生Si尺寸均先增大后减小,当Sr含量为0.09%时达到最大值;共晶Si由长针状转变为纤维状;Sr含量为0.12%时,合金的抗拉强度达到212.32MPa。     

超声波对Al-20Si合金中初晶Si的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金熔体进行处理,研究超声波以不同的导入方式对过共晶Al-Si合金中初晶Si的细化效果的影响。试验表明,在Al-20Si合金凝固过程中进行超声波处理,可以促进形核,破碎组织中粗大块片状初晶Si,减小晶粒尺寸,提高圆整度,并使其分布均匀。由于超声波的衰减效应,采用不同方式导入超声波进行处理时,对合金凝固组织的作用效果有较大区别。采用超声波导入杆在距熔体中心1/2半径处做环绕运动导入超声波,能够对初晶Si产生较好的细化效果,所获得的凝固组织细化区域更大,初晶Si分布更加均匀。     

Al-30Cu-3P中间合金组织及其对Al-20Si合金的变质效果

采用熔体混合法制备Al-30Cu-3P中间合金,研究了熔体混合情况下制备的Al-30Cu-3P中间合金凝固组织的演变及其对Al-20Si合金的变质效果。结果表明,Al-30Cu-3P中间合金组织由初生α-Al+(α-Al+CuAl2)共晶+AlP组成。随着熔体搅拌时间延长,Al-30Cu-3P合金的组织中,初生α-Al相数量逐渐减少,AlP数量逐渐增多,尺寸逐渐增大。熔体搅拌时间为20 min时制备的Al-30Cu-3P中间合金中形成的AlP尺寸最小,将其加入到Al-20Si合金中进行变质,初生Si的尺寸由61.36μm细化到20.24μm。     

熔体混合对过共晶Al-Si合金细化的研究

研究了高温Al-30%Si合金熔体和低温Al-7%Si合金熔体混合后浇铸得到的过共晶Al-Si合金显微组织及力学性能.结果表明:不同成分的高低温熔体混合后可有效细化过共晶Al-Si合金的初晶Si尺寸:混合前熔体温差越大,初晶Si细化效果越好;随着混合后静置时间的增加,初晶Si的尺寸变大,Al-Si合金硬度增加.并探讨了其细化机理.     

变质和铸造工艺对Al-20Si合金初生Si组织的影响

研究了铸造工艺和变质处理对Al-20Si合金中初生Si组织的影响。利用光学显微镜以及Image Pro金相分析软件,对经过不同铸造工艺和变质处理的过共晶Al-Si合金组织进行了观察、分析和计算。结果表明,控制浇注温度、铸型温度以及变质剂加入量可细化初生Si颗粒,且变质剂细化初生Si颗粒的效果远大于浇注温度、铸型温度;当浇注温度为760℃或铸型温度为200℃时,凝固组织中的初生Si颗粒尺寸小于90μm,而磷盐变质剂加入量为0.8%或Cu-14P中间合金加入量为0.4%时,初生Si颗粒尺寸小于20μm。     

硼对Al-20Si合金初晶硅的细化作用

研究了B对过共晶Al-20Si合金中初晶Si的细化作用.结果表明,B对Al-20Si合金中初晶Si具有良好的细化作用.初晶Si尺寸先随B含量的增加而减小,当B含量为0.065%时初晶Si尺寸达到最小,之后,随B含量的增加而增大;添加微量的Ca和Mg可促进B对初晶Si的细化作用;C_2Cl_6精炼除气会削弱B对初晶Si的细化效果.B与Ca、Mg等元素能反应生成可作为Si异质核心的化合物可能是B具有细化初晶Si作用的原因.     

B对过共晶Al-Si合金初晶Si的细化作用

研究了B对过共晶Al-20Si合金中初晶Si的细化作用。结果表明,B对过共晶Al-Si合金初晶Si有较好的变质效果。初晶Si的尺寸先随B含量的增加而减小,当B的添加量为0.065%时达到最佳的细化效果,之后初晶硅的尺寸开始随B含量的增加而增大。     

半固态Al-24Si合金的组织和性能研究

在常规凝固条件下,Al-24Si过共晶合金中的初生Si为粗大的板片状。经过激烈的电磁搅拌,初生Si得到明显细化,分布均匀,绝大部分初生Si呈球团状或块状;电磁搅拌还使凝固组织中出现大量的近球状先共晶α-Al。与金属型铸造的Al-24Si过共晶合金的力学性能和耐磨性能相比较,电磁搅拌和触变成形的Al-24Si过共晶合金的力学性能和耐磨性能都有大幅度的提高。     

La、Ce对Al-24Si合金中Si相生长的作用

研究了La、Ce混合稀土对过共晶Al-24Si合金中初生Si和共晶Si形态的影响。采用不同的腐蚀、萃取方法,得到未变质和La、Ce混合稀土变质的过共晶Al-24Si合金中初生Si和共晶Si相完整的立体形貌,借助扫描电镜和能谱仪对其进行形貌观察和物相分析。结果表明,在Al-24Si合金结晶过程中,La、Ce通过在Si/Al界面前沿合金液中的富集作用,一方面抑制了Si相的长大,另一方面通过成分过冷影响Si相的长大方式,使其以非小平面即粗糙界面方式长大,改变初生Si和共晶Si相的形貌;对合金中形成的稀土化合物进行能谱分析表明,化合物中Si的摩尔分数较高,证明在稀土化合物的形成过程中部分消耗了Si原子,使初生Si和共晶Si长大时组织中Si含量减少,有效阻碍了初生Si和共晶Si的长大。