稀土Y对Al-8%Mn合金微观组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射仪,研究了Al-8%Mn合金熔体中添加稀土Y质量分数对合金微观组织的作用机制,并分析了稀土Y添加量对合金力学性能和耐蚀性能的影响规律.结果表明:稀土Y能有效细化Al-8%Mn合金中的Al₆Mn化合物相和α-Al相.当Y的添加质量分数为3%时,细化效果最佳,使Al₆Mn相的形貌由粗大板条状和块状转变为细小块状,平均尺寸由未细化前的67.4 μm减小到36.5 μm,α-Al由粗大的柱状晶细化成等轴晶,其平均尺寸减小至48 μm.稀土Y添加后Al-8%Mn合金的抗拉强度和延伸率分别由组织未细化前的126 MPa和1.47%增加到141 MPa和2.26%,分别提高了12.0%和76.9%.此外,在30 g NaCl+10 mL HCl+1 L H₂O溶液中的腐蚀研究表明,随着Al-8%Mn合金中稀土Y添加量的增加,合金的抗蚀性能逐渐变差.     

高温扩散对过共晶Al-Si合金组织的影响

研究w(Si)=20%的过共晶Al-Si合金在高于共晶点温度进行热处理后的组织形貌变化.结果表明:热处理温度610℃,保温时间分别为5、10、15min时,随保温时间的延长,粗大的柱状树枝晶α-Al变为近球状组织;不规则的多边形状和花瓣状的初晶Si会逐渐熔断、钝化,最后以15μm小块状和近球状组织出现;粗大的针片状共晶Si先发生熔断变为细小的颗粒状,然后全部熔化,最后在水淬中析出细小颗粒状和纤维状的共晶Si包围α-Al相;热处理温度580℃,保温时间分别为5、15、30、40min时,随保温时间的延长,初晶硅尺寸变细小,直径达到30μm,圆整度不断得到提高,当保温时间达到40min时,共晶硅变为纤维状.     

Sr含量对A356合金微观组织及力学性能的影响

通过在A356合金中添加Al-10Sr中间合金,分析Sr含量对A356合金微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着Sr含量的增加,其力学性能先升高后降低。当Sr加入量质量分数达到0.03%时,其抗拉强度为204 MPa、延伸率为10.4%,较未变质的A356合金分别提升了18%、189%。通过微观组织分析表明,Sr的添加能够明显改善A356合金中共晶硅相的形貌,由粗大的针片状转变为细小的纤维状或颗粒状,从而改善合金的力学性能。     

Al-Ti-C-B中间合金对高铝锌基合金组织和性能的影响

研究了Al-6.53Ti-0.3C-0.46B中间合金（Ti:C＞4:1）对高铝锌基合金的组织和性能的影响,结果表明,加入适量的中间合金可显著细化合金的显微组织,初生富铝α相从粗大的树枝晶转变为细小均匀等轴晶,等轴晶尺寸30~50 μm。砂型铸造条件下,合金的伸长率从1.7%提高到10.0%,拉伸强度在410 MPa左右。金属型铸造条件下, 合金的伸长率从1.0%提高到16.0%,拉伸强度约407 MPa。尽管组织显著细化,但拉伸强度并没有显著增加。高铝锌基合金组织细化的机理主要通过加入Al-Ti-C-B中间合金增加了异质形核质点。     

稀土Ce对Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd合金微观组织和细化行为的影响

研究了稀土Ce添加量对Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中间合金微观组织和细化行为的影响,结果表明:Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中间合金基体上分布着条状的TiAl_3相,径向尺寸为10-200μm,轴向尺寸为30-40μm;当Ce加入量为0.5%时,Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd中的TiAl_3相尺寸明显降低,并随着Ce含量增加,TiAl_3相尺寸进一步降低,当Ce加入量增至1.5%时,细化剂中的TiAl_3颗粒相变得更加细小,并在轴向上发生离断;与Al-5Ti相比,Al-5Ti-0.5Mg-0.15Gd-1.5Ce对Al-7Si合金的α-Al细化更显著,并对合金中的共晶硅也有细化作用.     

超声振动下Sr对A380合金组织性能的影响

超声振动作用下,添加质量分数(w(Sr))为0~0.25%的Sr,对A380合金进行变质处理,以研究Sr和超声振动对A380合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:加入Sr与超声振动使A380合金组织显著细化,树枝晶α-Al由粗大变为细小、呈球状,共晶Si相也由粗大针状变为蠕虫状、点状和纤维状;w(Sr)=0.15%时,对组织的细化效果最理想.只添加w(Sr)=0.15%的Sr时,A380合金铸态下抗拉强度(σ_b)、屈服强度(σ_(0.2))、伸长率(EL)和硬度分别为305 MPa,219 MPa,3.78%和106 BHN;w(Sr)=0.15%,且有超声振动作用时,σ_b,σ_(0.2),EL和硬度分别为318 MPa,227MPa,3.99%和108 BHN,此时晶粒尺寸最小,约为42μm,形状因子最大,为0.71.     

添加Al-Ti-B中间合金对ZnAl4合金显微组织及性能的影响

利用OM(光学显微镜)、SEM(扫描电镜)、拉伸测试等方法,研究了Al-Ti-B中间合金对ZnAl_4合金显微组织及力学性能的影响,研究表明:ZnAl_4合金中加入Al-Ti-B能够细化合金显微组织,抑制粗大的β-Zn枝晶析出,扩大共晶组织区域面积,同时析出α-Al相,随着Al-Ti-B合金添加量的增加,实验合金力学性能得到改善,本实验研究中,添加0.48%的Al-Ti-B对改善实验合金力学性能最为有效。     

超声振动工艺下微量Sc对A380合金组织性能的影响

在超声振动工艺下加入质量分数为0~0.5%的稀土Sc对A380合金进行变质处理,以研究稀土Sc对A380合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:在超声振动工艺下,加入微量Sc可以使A380合金微观组织中的初生α相显著细化,由粗大的树枝晶变为细小、无定向的枝晶,并且形态变得圆整,出现大量蔷薇状和颗粒状的α相;当Sc加入量为0.3%时,对α相的细化效果最理想;同时,超声振动工艺下微量Sc还使A380合金微观组织中的共晶Si和Al3Fe Si2相尺寸显著减小,由粗大的针状变为蠕虫状和点状;加入0.3%Sc的A380合金,其铸态下抗拉强度为314 MPa,屈服强度为223 MPa,伸长率为3.7%,勃氏硬度为109,此时,晶粒粒度最小,约为31μm,形状因子最大,为0.75。     

变质工艺对复合铝合金钎焊层Si的形貌及尺寸的影响

4045铝合金铸造过程中分别采用Na盐、Al-Sr中间合金、Al-P中间合金等不同的变质剂进行变质处理,检测并分析了铸造组织中的初晶Si、共晶Si以及复合铝合金钎焊层Si的形貌与尺寸。结果显示,经Al-Sr中间合金变质处理的铸造组织中没有块状初晶Si,且共晶Si为球化的短棒状。对复合铝合金钎焊层的形貌进行检测发现,经变质处理的试样中Si颗粒发生球化且呈短棒状,未发现大的块状Si颗粒;而未经变质处理的试样中有明显的呈长条状的Si颗粒,且平均最大Feret直径、平均最小Feret直径、平均颗粒面积、颗粒总面积、颗粒面积分数等较大。表明Al-Sr中间合金变质剂对高硅铝合金铸造组织中的Si相以及复合铝合金钎焊层Si颗粒的形貌与尺寸有明显改善作用。     

Al-Ti-C-B中问合金对高铝锌基合金组织和性能的影响

研究了A1-6．53Ti-0．3C-0．46B中间合金（Ti：C〉4：1）对高铝锌基合金的组织和性能的影响,结果表明,加入适量的中间合金可显著细化合金的显微组织,初生富铝Or．相从粗大的树枝晶转变为细小均匀等轴晶,等轴晶尺寸30-50μm。砂型铸造条件下,合金的伸长率从1．7％提高到10．O％,拉伸强度在410MPa左右。金属型铸造条件下,合金的伸长率从1．0％提高到16．O％,拉伸强度约407MPa。尽管组织显著细化,但拉伸强度并没有显著增加。高铝锌基合金组织细化的机理主要通过加入A1．Ti-C,B中间合金增加了异质形核质点。     

喷射沉积Al-30wt%Si合金的凝固组织与耐磨性能

研究了喷射沉积Al-30wt%Si合金的凝固组织和耐磨性能,结果表明喷射沉积Al-30wt%Si合金的组织由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中,沉积态组织中硅相尺寸比金属型铸造试样降低2个数量级。喷射沉积高硅铝合金具有优良的耐磨性。随着硅相尺寸的减小,高硅铝合金的磨损由剥落为主的机制转变为犁沟变形机制。     

铸态和沉积态Al-25Si-5Fe-3Cu合金的显微组织与相形成

采用常规铸造和喷射成形工艺制备了含硅达25%(质量分数)的过共晶Al-Si合金,利用SEM(EDS)、XRD和DSC等分析方法对合金的显微组织和相熔解析出进行了分析研究.结果表明,铸态合金含有粗大块状初晶Si相和粗大针片状含铁相,而喷射成形工艺能够使二者的尺寸、形貌发生改变而有利于合金性能的提高.同时,铸态和沉积态合金中均含有基体Al、初晶Si和Al2Cu相,不同的是铸态合金中含铁相主要为δ-Al4FeSi2相,而沉积态合金中以β-Al5FeSi相为主.分析其原因主要是糊状层的存在引起沉积坯冷却速度降低而导致沉积坯中发生δ-Al4FeSi2相的转变及共晶组织增加,致使沉积态合金中β-Al5FeSi相为主要含铁相.采用DSC实验对沉积态合金在熔化和凝固过程中发生的反应进行了讨论.     

晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金组织性能的影响

采用Al-5Ti-1B合金细化剂对Al-3.2Si-0.8Mg合金进行晶粒细化,采用金相显微镜、激光导热仪和拉伸试验机等研究晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金微观组织、铸造流动性、力学性能与导热系数的影响.结果表明：随着Al-5Ti-1B合金细化剂添加量的增加,Al-3.2Si-0.8Mg合金的α-Al晶粒逐渐细化,铸造流动性、抗拉强度和伸长率逐渐升高,但导热系数略有下降.当Al-5Ti-1B合金细化剂的质量分数增加到0.5%时,Al-3.2Si-0.8Mg合金的晶粒被细化至平均直径约为90.9 μm,铸造流动性试样长度为867 mm,抗拉强度为234 MPa,伸长率为10.1%,导热系数为182.7 W·m^-1·K^-1.     

Sb对Mg-Al-Si合金组织的影响

采用熔剂保护熔铸了不同成分的Mg-Al-Si合金及Mg-Al-Si-Sb合金,并对合金进行显微组织分析。结果表明:Mg-AlSi合金组织为α-Mg相和β-Mg17Al12相及初晶Mg_2Si相,且初晶Mg_2Si相随着Si的增加而增加。Sb的添加有效细化了粗大块状Mg_2Si相和a-Mg相,当Sb含量为1.5%时,初晶Mg_2Si相完全细化成颗粒,当Sb含量大于1.5%时,初晶Mg_2Si相出现粗大现象。     

高压凝固Al—17Zn-1．5Mg合金组织与显微硬度

利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计对常压及6GPa高压下凝固的Al-17Zn-1．5Mg合金的组织和显微硬度进行了研究。结果表明,Al-17Zn-1．5Mg合金在常压凝固条件下,由α-A1相和MgZn2相组成,其中α—Al相长成粗大的枝晶,大量针状第二相位于枝晶间位置,相互连接形成网络状。当该合金在6GPa高压下凝固时,枝晶组织显著细化,第二相尺寸减小、数量减少,形态变成点粒状。合金高压凝固后,显微硬度增加了21％。     

Mn元素对过流冷却过共晶Al-22Si-2Fe-xMn合金显微组织及耐磨性的影响

采用常规铸造和分段式倾斜板过流冷却铸造工艺制备Al-22Si-2Fe-xMn合金,研究表明:过流冷却制备工艺能够改善初生Si形貌及尺寸,但对针状富Fe相作用有限.利用扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等手段分析过流冷却条件下Mn元素添加对富Fe相晶体结构的影响,通过摩擦磨损实验研究不同Mn/Fe质量比的过共晶Al-Si合金的硬度及耐磨损性能.结果表明:随着过流冷却铸造过共晶Al-Si合金中Mn/Fe质量比增加,合金中四方结构的长针状富Fe相逐渐减少直至基本消失,当Mn/Fe质量比为0.7时,富Fe相主要为六方结构的块状或鱼骨状α-Al15(Fe,Mn)3Si2相,此时,合金耐磨性较未添加Mn元素时有所提升,磨损机制以磨料磨损方式为主.     

Zr对Sr变质近共晶Al-Si铸造合金组织的影响

Sr作为变质剂加入到Al-Si合金中能导致共晶硅的形态从粗在的片状（或针状）转变为细小的纤维状,但同时也促进长柱状枝晶的形成。为了抑制长柱状枝晶的形成,本研究采用金相显微镜和扫描电镜分析Zr对Sr变质近共晶Al-Si铸造合金组织的影响。结果表明,随着Zr加入量的增加,枝晶α（Al）有等轴化趋势,长柱状枝晶的主干长度缩短,且对共晶硅的形态、尺寸没有明显影响,当Zr加入量为0.5～0.6%时,枝晶α完全等轴化。这是由于熔体中形成了ZrAl3颗粒,在合金凝固过程中,起到了异质生核作用。     

Mg-3.0Li-2.0Al-2.0Sn-1.0Y-0.5Er合金力学性能与组织演变

为了提高合金的力学性能，通过微合金化的方法设计了一种新型超轻Mg-3.0Li-2.0Al-2.0Sn-1.0Y-0.5Er合金，通过熔铸、均匀化、多向锻造和异步轧制工艺获得了细晶镁合金板材。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等表征手段研究了合金微观组织的演变，利用拉伸试验机测试了合金变形前后的室温拉伸性能，研究了不同状态下合金的力学性能，讨论了合金力学性能与微观组织转变的影响因素。结果表明，在铸态Mg-3.0Li-2.0Al-2.0Sn-1.0Y-0.5Er合金中存在着α-Mg基体和Mg₂Sn、AlLi、Al₂Y和Al₂Er等第二相颗粒，多向锻造和异步轧制组合工艺有效地细化了Mg-3.0Li-2.0Al-2.0Sn-1.0Y-0.5Er合金的晶粒，使合金的平均晶粒尺寸减小到7.15 μm，室温下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高至255 MPa、220 MPa 和24.9%。     

Mn对喷射沉积Al-25Si-xFe-yMn合金中Fe相的影响

通过喷射沉积工艺制备了Al-25Si-xFe-yMn(Mn/Fe质量比在0～1之间)系列合金的沉积坯,利用SEM、XRD和EDX对这些沉积坯的微观组织进行分析.结果表明,添加Mn元素,将生成颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2,取代了针状的δ-Al4FeSi2和β-Al5FeSi相,从而显著地改善高硅铝合金中的Fe相的形貌,并且随着Mn/Fe质量比的提高,沉积坯中颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2含量也增加,而针状相的含量却减少,当Mn/Fe质量比增加到0.83或1时,在沉积坯中只发现颗粒状的α-Al15(Fe,Mn)3Si2.     

强磁场对铝硅合金变质效果的影响

为解决Al-Si合金存在的Na变质重熔失效和有效时间短及P变质处理后初晶Si偏聚问题,利用施加强磁场的方法,分别对亚共晶Al-6%Si合金和共晶Al-12.6%Si合金进行Na盐变质处理,对过共晶Al-18%Si合金进行P盐变质处理.结果发现对于亚共晶Al-6%Si合金,施加强磁场的条件下重熔,Na变质没有失效;对于共晶Al-12.6%Si合金,施加强磁场延长了变质有效时间;对于过共晶Al-18%Si合金,施加强磁场使凝固组织中的初晶Si相均匀分布.强磁场有助于改善Al-Si合金的变质效果.