细晶Al-Si-Mg合金的组织遗传性与高屈服强度设计

常规Al-Si-Mg合金铸锭(如A356铸棒)晶粒异常粗大,重熔后导致铸件存在微观缩松、组织成分不均匀、合金性能较差等问题,因此有效控制其晶粒尺寸至关重要.将细晶A356铝合金重熔,研究其组织遗传性,并通过电子探针(EPMA)表征形核质点、差式扫描量热(DSC)分析其凝固过程,揭示了其遗传机理,且利用该细晶(A356铝合金)设计了高强度的Al-Si-Mg合金.研究结果表明,细晶A356铝合金重熔后仍为细晶组织,其平均晶粒尺寸为74.9μm.该种铝合金α-Al晶粒的中心处含有三元TiCB化合物粒子(TCB),合金重熔后即使经过长时间保温该粒子仍可稳定存在于熔体中,能够降低合金的形核过冷度,对α-Al起到形核作用,因此其细化效果得以保留,使细晶组织具有遗传性.此外,重熔后的细晶A356铝合金的抗拉强度为312.5 MPa,延伸率达到12.5％;在此基础上加入少量Mg以进一步提高其强度,设计得到的Al-Si-Mg合金的力学性能优异,特别是在延伸率为3.9％的情况下,Al-7Si-0.8Mg合金的抗拉强度和屈服强度分别高达386.4 MPa、352.9 MPa.     

TCBp及AlNp对Al-9Si-3Cu合金导热及力学性能的影响

采用B掺杂型TiC粒子(TCB_p)及纳米AlN粒子(AlN_p)对Al-9Si-3Cu合金进行晶粒细化及强化处理,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机、激光导热测试仪等对Al-9Si-3Cu合金的微观组织、力学及导热性能进行测试和分析。结果表明:以晶种合金形式添加TCB_p及纳米AlN_p后,Al-9Si-3Cu合金的α-Al晶粒明显细化,AlN_p分布于合金共晶区;铸态合金的抗拉强度和伸长率由209 MPa和4.5%提高至228 MPa和7.3%,分别提高了9.1%和62.2%。经180℃时效6 h后,抗拉强度及伸长率进一步提升至239 MPa和9.6%;添加晶种合金并经时效处理后,Al-9Si-3Cu合金的热导率由197.2 W/(m·K)提升至198.2 W/(m·K)。基于TCB_p及纳米AlN_p的协同作用制备了一种高导热高强韧Al-9Si-3Cu合金。