变质和热处理对过共晶Al-Si类合金组织与性能的影响

对分别由P变质和P-Sr复合双重变质的过共晶Al-Si类合金进行挤压铸造,将这两种铸件在T6处理前后的组织和性能作了试验对比。同时讨论了P变质和热处理对合金中Si相形态的影响,提出了在铸造冷速度较快的条件下,用P变质细化初晶Si,而以热处理粒化共晶Si来改善该类合金性能的工艺方法。     

电磁搅拌对Al-Si共晶合金凝固组织的影响

研究了在电磁搅拌凝固条件下，Al-Si共晶合金凝固组织中初生Si、共晶Si及初生α相的变化规律，表明电磁搅拌强迫流动具有使小平面-非小平面两相的共协生长中小平面相分枝减少的作用及电磁搅拌所产生的液相成分均匀化的作用是初生Si、初生α相明显减少的主要原因。     

稀土变质与液态过热对共晶Al-Si合金凝固组织的影响

采用稀土对共晶成分的 ZL 10 2合金进行变质处理 ,并对经稀土变质的铝合金熔体进行过热处理 ,用显微镜和扫描电镜对处理后的合金组织进行分析研究。试验结果表明 ,在金属型铸造条件下加入质量分数为 0 .4%～ 0 .8%的稀土对共晶Al-Si合金具有良好的变质效果 ,而在 960～ 10 60℃下的过热处理能使 RE变质后的共晶 Al-Si合金中的 Si相进一步细化 ,从而获得良好的凝固组织。     

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。     

熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金组织

利用正交试验的方法对熔体温度处理细化亚共晶Al-Si合金的凝固组织进行了研究，结果表明，经过熔体温度处理后，凝固组织中一次枝晶尺寸明显减小，长的树枝晶变为短的树枝晶或等轴晶，并且枝晶数量明显增多；二次枝晶臂间距变化不明显，从原子团簇的角度分析认为，这是由于高，低温熔体混合后，低温熔体中大的原子团簇得到细化，从而导致混合熔体中形核质点增殖的结果，研究同时发现，高，低温熔体的混合方式对熔体温度处理效果有直接影响，熔体的均匀混合有利于增大熔体凝固过冷度，减小临界晶核半径，促进凝固组织的细化。     

挤压铸造过共晶A390合金的组织与力学性能

以过共晶A390合金为对象,系统研究了挤压铸造成形工艺下挤压压力、浇注温度、热处理工艺参数等对合金显微组织与力学性能的影响.实验结果表明,A390合金挤压铸造铸态组织初晶硅的尺寸保持在20～30μm左右.且挤压压力增大能提高铸件的致密性并细化共晶组织;而较低的浇注温度则可以获得较细小的初生α相.热处理使共晶组织进一步细化,并显著提高铸件的力学性能.经优化的T6热处理参数为490℃×8 h 180℃×8 h,铸件本体试样的平均抗拉强度和布氏硬度分别达到334 MPa和141.     

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.     

多层喷射沉积过共晶Al-Si-Cu-Mg合金的微观组织及力学性能

多层喷射沉积技术具有冷速快、工艺简单、氧化程度低、制备的材料组织细小且分布均匀等特点．而使高硅铝合金充分发挥实用价值的关键是细化初晶硅．作者用多层喷射沉积技术制备了过共晶Al-Si-Cu-Mg合金,并与传统的铸态冶金制备的相同化学成分的合金进行了比较．对合金的沉积坯、热挤压处理后的微观组织进行了观察与分析．结果表明,多层喷射沉积合金的初晶硅大小只有25μm左右．并对合金的拉伸性能、扫描断口进行了测试与观察,提出了合金的强化与断裂机制．     

低频电磁场对过共晶铝硅合金组织的影响

采用低频电磁半连续铸造技术制备Al-19.2%Si合金铸锭,利用电子光学显微镜对铸锭的显微组织进行分析比较,研究了电磁场强度和频率对初生硅颗粒形貌的影响;利用测温技术对合金的凝固过程进行监测,研究低频电磁场对凝固前沿温度场的影响.实验结果表明:与普通DC铸造相比,采用低频电磁半连续铸造可以明显改变液穴中熔体的温度场,使其温度显著下降,温度分布均匀,液穴降低,初生硅颗粒得到有效细化;改变外加电磁场条件,随着电磁场强度的增加,初生硅颗粒细化;随着电磁场频率的增加初生硅颗粒逐渐变大.在本实验条件下,外加电磁场条件为15 Hz,12000At时,初生硅颗粒最为细小.     

过共晶Al-Si-xLa合金温度阻尼行为

研究了过共晶Al-Si-xLa舍金在不同频率下的阻尼-温度行为．Al-Si合金通过常规的铸造和喷射成形工艺制备,并采用动态热机械分析仪(DMTA)对Al-Si合金阻尼行为进行研究．结果表明,各实验合金不同频率下阻尼随温度的变化规律相同．阻尼缓慢增加到300℃后开始迅速增大．用G-L位错阻尼理论、晶界阻尼、界面阻尼对这种阻尼行为进行了解释．铸态下,添加适量La(质量分数0．003,0．01)对过共晶Al-Si合金的阻尼有提高作用,La过量后反而对阻尼不利．喷射成形态Al-17Si-xLa合金的阻尼与La含量并无明显相关关系．喷射成形工艺对Al-17Si体系合金的阻尼无明显影响．     

熔体预结晶状态对Al-20% Si合金中初生Si相的影响

通过将Al-30%Si高温熔体与已开始结晶的Al-10%Si熔体相混合,并在不同过热条件下凝固,研究过共晶Al-20%Si熔体的预结晶状态对合金凝固组织的影响.结果表明:改变了合金预结晶状态的混合熔体可以获得分布均匀、尺寸小于40μm的初生Si,且过热处理可以进一步细化初生Si相.分析表明,将900℃的Al-30%Si熔体与580℃的Al-10%Si熔体混合可使Al-20%Si混合熔体的温度大幅降低至670℃,远低于两熔体混合前温度的平均值740℃,从而增大了合金液在凝固时的过冷度,细化初生Si相.过热混合熔体时,由于熔体微区仍存在成分和温度的不均匀性,使初生Si尺寸进一步减小.     

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.     

Al -18Si合金熔体的热速处理

采用熔体热速处理工艺,研究其对 Al-18Si 合金微观组织和力学性能的影响。结果发现,随过热温度升高及保温时间延长,合金初晶硅尺寸先减小后增大,合金力学性能先提高后降低。在过热温度为 930oС ,保温时间为 20 min 时,初晶硅的平均尺寸由常规熔炼工艺下的 70 μm 减小到 16 μm;拉伸强度和布氏硬度分别提高到 175. 65 MPa 和 49. 5,与常规熔炼工艺相比,分别提高 15. 38%和 8. 08%。     

镧、钇稀土在过共晶铝硅合金中的作用

研究了稀土镧和钇对过共晶铝硅合金的微观组织和力学性能的影响．实验合金为Ａｌ－２２％Ｓｉ,所加稀土为富镧混合稀土（含８０％Ｌａ）和Ａｌ－８８％Ｙ中间合金,加入量分别为０．６％～１．４％Ｌａ和０．１０％～０．１８％Ｙ．合金熔化精炼后在预热至２５０°Ｃ的金属型中浇铸成１２ｍｍ×６０ｍｍ试棒,浇注温度７４０°Ｃ．高温力学性能测试３００°Ｃ下保温３０ｍｉｎ后的拉伸强度．实验结果表明：单独加入稀土不能细化初晶硅,结合磷的作用,镧、钇可实现初晶硅和共晶硅的双重变质,其中初晶硅可细化至２２μｍ左右;适量Ｌａ可形成有利于提高高温性能的Ａｌ５ＳｉＣｕ２Ｌａ化合物;Ｙ可以有效地抑制该化合物长成粗大针状．经淬火及稳定化回火热处理后,合金室温抗拉强度可达２７６ＭＰａ,高温强度可达１７４ＭＰａ．     

钨对1295℃/10 h热处理后Ti-Al-Nb-W-B合金微观组织的影响

将铸态Ti-Al-Nb-W-B合金经过热等静压和均匀化热处理后，再在1295℃保温10h。将铸态、均匀化处理态及热处理态合金的扫描电镜背散射电子像进行比较研究。研究结果表明：经过1295℃热处理后Ti-Al-Nb-W-B合金的晶团显著长大，相对细小的晶团长大成粗大的晶团组织；当合金中钨的含量低于0．7％时，在晶界或晶内均有析出相，且呈弥散分布；锯齿状晶界显示出层片的非连续长大，说明在层片组织生成的同时，层片也在发生非连续长大；钨含量对析出相的数量有较大影响，对晶团的形成、长大等影响较小，对层片的影响较小。     

多级热处理对TC21钛合金组织和力学性能的影响

Duplex-structured TC21 alloy samples were first solution-treated at a higher temperature in the α + β region (940°C) with furnace cooling (FC), air cooling (AC), and water cooling (WC), followed by a second-stage solution treatment at a lower temperature in the α + β region (900°C), and then finally aged at 590°C. The effects of the morphology and quantity of α phases on the structure and properties of the TC21 alloy after the different heat treatments were analyzed. The in-situ tensile deformation process and crack propagation behavior were observed using scanning electron microscopy (SEM). The quantity of equiaxed α phases as well as the thickness of lamellar α phases reduced, the tensile strength increased firstly and then decreased, the elongation decreased with the increasing cooling rate after the first-stage solution treatment. The amount and size of lamellar α phases increased after the second-stage solution treatment because of sufficient diffusion of the alloying elements, thereby leading to increased tensile strength. The amount of dispersed α phases increased after the third-stage aging treatment owing to the increase in the nucleation rate, resulting in a noteworthy strengthening effect. After the third-stage aging treatment, the first-stage FC sample exhibited better mechanical properties because it contained more equiaxed α and β_trans phases than the first-stage AC and WC samples.     

金属Sc对Ti-6Al-4V合金组织演变与性能的影响

采用真空电弧熔炼技术制备了含Sc(质量分数)为0,0.1%,0.3%,0.5%的4种Ti-6Al-4V合金,并利用X射线衍射技术、光学金相显微镜和SHIMADZU HMV硬度计对铸态合金的相组成、等温退火后进行淬火的合金的显微组织和显微硬度进行研究.研究结果表明:在合金的铸态组织中存在大量的类魏氏组织,添加金属Sc减小了魏氏组织的含量与尺寸;经过等温退火及淬火处理后,在合金组织中存在细针状的马氏体组织和少量的类魏氏体组织,同时,随着退火温度的降低,组织中针状马氏体尺寸减小,金属Sc对合金组织起明显的细化作用;在铸态合金中存在的相为Ti3Al,添加金属Sc使α-Ti在低角度的衍射峰强度变弱,在高角度的衍射峰强度变强;添加金属Sc导致Ti-6Al-4V合金片层组织的显微硬度大幅度提高,当Sc含量在0.1%～0.3%时,其显微硬度最适宜;退火态合金的显微硬度比铸态合金的显微硬度提高了很多;金属Sc对α-Ti的固溶强化效果最明显.