过共晶铝硅合金Al-17.5Si强流脉冲电子束表面改性

研究了强流脉冲电子束表面改性处理对过共晶铝硅合金(Al-17.5Si)组织和性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射分析了改性机理.扫描电镜结果表明,在电子束处理后的合金表面上,硅元素扩散到铝基体中形成单相α固溶体.X射线衍射分析指出,电子束处理后合金表面没有新的物相生成,并在15脉冲处理后铝的晶格参数显着降低.硬度结果表明,在铝硅扩散区域,初生硅的硬度从中心向边缘呈现梯度分布趋势,而且初生硅中心处的硬度随脉冲次数的增加逐渐减小.耐磨性随脉冲次数的增加先提高后降低,磨损量在15次脉冲后降低了84.6%.因此该技术在改善过共晶铝硅合金表面耐磨性方面展现了良好的应用前景.     

Mg元素对强流脉冲电子束改性后Al-20Si合金表面微观组织及性能的影响

目的通过添加Mg元素改善Al-20Si合金的组织,提升其表面力学性能。方法运用场发射扫描电镜(FESEM)、显微硬度计及多功能材料表面性能试验仪等一系列检测手段,考察Mg元素对强流脉冲电子束改性Al-20Si合金表面效果的影响,及合金表面微观组织和表面力学性能的变化。结果 Mg元素能与硅相形成更细小的Mg_2Si相来细化初生硅相,同时可改善强流脉冲电子束处理后铝硅合金表面产生的微裂纹。材料表面经强流脉冲电子束改性后,所有的衍射峰发生了宽化及偏移。两组合金铝基体的显微硬度随着脉冲数的增加而逐渐递增,Al-20Si合金铝基体的显微硬度由745.5MPa增加到2170.7MPa,Al-20Si-5Mg合金的铝基体显微硬度由1061.3 MPa增加到2403.6 MPa,Mg元素的添加可提高Al-20Si合金的硬度。另外,通过往复摩擦试验发现,Mg元素及强流脉冲电子束都能提高材料的耐磨性。结论 Mg元素能改善强流脉冲电子束处理后Al-20Si合金表面的微观组织,添加Mg元素后,Al-20Si合金表面的力学性能得到提高。     

电子束对稀土铝硅合金表面形貌及硬度的影响

目的利用强流脉冲电子束改性Al-17.5Si-0.3Nd合金表面,提高合金表面的显微硬度。方法通过场发射扫描电镜(FESEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)以及维氏显微硬度计等一系列先进的检测手段,对改性后合金表面的微观形貌和性能变化进行研究。结果 SEM以及EPMA分析结果显示强流脉冲电子束处理后,合金表面形成了铝基体以及无微裂纹的晕圈结构,并且改性后合金表面上各种元素分布均匀。XRD结果显示强流脉冲电子束处理后,合金表面无新相形成,所有衍射峰发生了宽化以及偏移现象。随着脉冲次数的增加,衍射峰先向高角度偏移,后向低角度偏移。其中,5次脉冲试样的偏移角度最大。另外,显微硬度测试结果显示,铝基体的硬度随脉冲次数增加而递增,硬度值由原始样品的534.95 MPa增加到25次脉冲的1258.59 MPa;相对地,晕圈组织的硬度随脉冲次数的增加而递减,硬度值由原始样品的10 067.7 MPa下降到25次脉冲的1390.29 MPa。结论强流脉冲电子束改性后的合金表面晶粒细化显著,表面硬度总体上有所提高。     

Si元素含量对激光快速成形制备Nb-Si二元合金显微组织演变的影响

以铌粉和硅粉为原料,采用双通道同轴送粉制备了四种不同Si元素含量的Nb-Si二元合金,通过扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）等分析了合金的显微组织演变及维氏硬度.结果表明,硅含量由7%增加至25%,合金的显微组织由Nb_SS+Nb₃Si转变为初生Nb_SS+（Nb_SS/Nb₃Si）共晶,硅含量为18%时,呈Nb_SS/Nb₃Si全共晶组织,硅含量提高至25%,合金中出现初生β-Nb₅Si₃相,并仍存在Nb_SS/Nb₃Si共晶组织.铌和硅粉末在激光作用下原位反应并快速凝固,显著细化了Nb-Si合金的显微组织.随硅含量增加,硅化物含量逐渐增加,合金显微硬度由746 HV增至1 342 HV.     

强流脉冲电子束作用下纯钛的微观组织结构变化及其性能研究

目的提高纯钛表面的耐腐蚀性能。方法本实验主要分两步进行,首先进行金相样品的制备,然后利用强流脉冲电子束对材料表面进行改性处理,最后利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度检测,电化学检测等检测手段进行探讨研究。结果扫描电镜分析结果表明,强流脉冲电子束处理后,样品表面出现了熔坑,并且随着脉冲次数的增加,熔坑数量逐渐减少,这主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用。X射线衍射分析发现,强流脉冲电子束处理后,衍射峰出现了宽化和向高角度偏移现象,主要归因于脉冲处理后合金表面的晶粒细化和表面应力、晶格常数的降低。另外,电化学测试表明,强流脉冲电子束处理后金属表面的耐腐蚀性明显增加,自腐蚀电流密度从强流脉冲电子束处理前的27.3μA/cm~2变化到25次脉冲处理后的6.3μA/cm~2,主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用以及熔坑等结构缺陷的消失。显微硬度分析发现,经过强流脉冲电子束处理后由于样品表面的残余应力和孪晶等结构缺陷的存在,样品表面硬度明显降低。结论强流脉冲电子束处理后,纯钛的耐腐蚀性能增加,晶粒细化,硬度有所降低。     

强流脉冲电子束辐照YG8硬质合金的组织与性能

采用强流脉冲电子束(HCPEB)表面改性技术对YG8硬质合金表面进行辐照处理试验。利用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜对处理样品的表层组织进行分析,测量改性样品的显微硬度和摩擦磨损性能指标。结果表明,强流脉冲电子束处理使YG8样品表层重熔平整,WC颗粒形状圆整并与粘结剂Co基体发生溶解扩散,表层显微硬度增加到3523.6 HK,耐磨性提高约19%。     

激光表面熔凝处理对共晶铝硅合金疲劳裂纹扩展的影响

研究了共晶铝硅合金在激光表面熔凝处理后的显微组织变化及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展的影响.结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的表层微观组织发生显著变化,熔凝层中的初生α-Al枝晶相和共晶Si相均有明显细化,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理能显著提高共晶铝硅合金的疲劳裂纹扩展抗力.     

脉冲电流对过共晶铝硅合金凝固组织及力学性能的影响

将脉冲电流应用于过共晶铝硅合金的凝固过程中,通过改变脉冲电流参数(如峰值电流、脉冲占空比、脉冲频率),研究了各个参数对过共晶铝硅合金凝固组织及性能的影响。实验结果表明,脉冲电流对过共晶铝硅合金凝固组织的细化效果明显;经过脉冲电流处理后,合金试样的显微硬度、布氏硬度均得到很大提高,力学性能明显改善。     

Mg含量对Al-20Si合金显微组织及力学性能的影响

通过光学显微镜、力学万能试验机、X射线衍射仪和扫描电镜分析了Mg含量对Al-20Si铝合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:合金中主要有α-Al、共晶硅、初生硅和Mg2Si等相存在,随着Mg含量的增加初生硅数量逐渐减少,并且变得细小;抗拉强度逐渐增加,而伸长率呈先下降后上升的趋势,硬度与伸长率的变化趋势相反.     

固溶处理对含钪ZAlSi7Cu2Mg合金组织与性能的影响

通过洛氏硬度测试、金相显微组织观察以及X射线衍射,分析研究了固溶处理对含钪铝硅合金组织的影响.结果表明:提高合金固溶处理温度,延长保温时间,析出相溶解程度增大;但是固溶温度太高,组织出现粗化,合金的硬度逐渐呈下降趋势.     

Microcladding of hypereutectic Al–Si alloys: technological aspects and structure features

Abstract

This study aims to investigate the technological possibility to generate high precision microrange structure from aluminium alloys using laser microcladding. Clad tracks of Al–Si alloys with different silicon contents with lateral resolution of ～200 μm were produced using co-axial laser microcladding. Particle size distribution with surface morphology and microstructure of the initial powders were investigated. Mechanisms of structure formation in Al–Si alloys during laser microcladding were studied. It was revealed that the chemical composition of the powder material influences the structure formation process and microhardness of hypereutectic Al–Si alloys produced by microcladding. In addition, the effect of processing parameters on the microstructure and geometry of the resulted tracks is discovered. The conclusions on technological possibility of manufacturing the single tracks with width of <500 μm from hypereutectic Al–Si alloys were made.     

Influence of La on microstructures of hypereutectic Al-Si alloys

1　INTRODUCTIONThemicrostructureofhypereutecticAl Sialloys ,preparedbyconventionalcastingroutines ,usuallyconsistsofcoarseSicrystals[112 ] ,leadingtothepoorextrudability ,machinability ,strengthandductili ty[1315] .Therefore ,structuralmodificationmustbedonethroughtwo generalways :1)alloyingaddi tions ,and /or ;2 )syntheticalternatives .Accordingtothedimensionalconditionofaneffectivemodifier ,theradiusratiooftheagenttoSishouldbeabout1.6 5 [16 ] ,La ,withtheratioof 1.5 9,ispossiblycon sid…     

高硅铝合金粉末的高温空气氧化预处理工艺

通过对铝硅合金粉末采用高温空气氧化预处理,然后进行包套热挤压,制备了Al-12Si共晶及Al-30Si过共晶高硅铝合金材料。利用氧分析仪、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等分析检测设备,对预处理粉末的氧含量与组织及所制备材料组织进行分析比较。结果表明：铝硅合金粉末氧含量随氧化时间延长而逐渐增加,氧化速度随氧化时间延长而下降;粉末颗粒表面氧含量明显高于颗粒内部的;在相同氧化时间内,Al-30Si粉末氧含量的增加大于Al-12Si的,Al-30Si粉末的氧化速度更快;合金粉末经高温空气氧化预处理后,晶粒出现不同程度的长大,Al-12Si共晶合金的晶粒长大不明显,而Al-30Si过共晶合金晶粒长大十分明显。     

强流脉冲电子束表面改性FeCrAl涂层的显微组织及耐高温腐蚀性能研究

目的改善FeCrAl涂层表面组织,提高其耐高温盐溶液腐蚀性能。方法用电弧喷涂方法在45碳钢表面制备FeCrAl(Cr 25.5%,Al 5.5%,Fe余量)涂层。用强流脉冲电子束(HCPEB)对FeCrAl涂层进行表面改性处理,工作参数为:脉冲宽度200μs,能量密度分别为20、25、30、40 J/cm^2。处理脉冲次数均为1次。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对改性层形貌进行分析,通过电子探针方法测量改性前后涂层中Fe、Cr、Al和O元素的分布变化,利用X射线衍射分析对比改性层的相成分组成。在温度650℃下,以Na2SO4+K2SO4饱和盐溶液为腐蚀介质,测试FeCrAl涂层的高温腐蚀性能,并对腐蚀表面形貌进行分析。结果HCPEB处理FeCrAl涂层发生表层重熔,原始粗糙疏松的涂层组织变得光滑致密,表面出现分离的球冠状凸起,凸起内部由排列紧密的Fe-Cr柱状晶组成,Al元素向凸起结构的表面和周围凹陷处聚集。随HCPEB处理能量密度增大,凸起结构尺寸增加,涂层表面的Fe2O3相消失,α-Al2O3相含量增多。经120h高温腐蚀后,原始涂层腐蚀增重63.8 mg/cm^2,HCPEB能量密度20 J/cm^2处理的样品腐蚀增重51 mg/cm^2。结论使用HCPEB在脉冲宽度200μs和能量密度20 J/cm^2下处理FeCrAl涂层后,其高温腐蚀增重较原始涂层减少20%,而使用过高的HCPEB能量密度处理会导致FeCrAl涂层表面结构和耐高温腐蚀性能变差。     

电磁搅拌与变质复合作用对Al-20Si合金初生硅相的影响

使用电磁搅拌、变质处理及其复合工艺分别成功制备了过共晶Al-20Si半固态浆料，研究了电磁搅拌和变质的复合作用对过共晶Al-20Si合金中初生Si长大和形貌的影响。研究结果表明：复合作用可以获得比单种变质处理和电磁搅拌的过共晶Al-20Si合金更加细小、更加圆整的初生Si组织。复合作用获得的初生硅比单一处理尺寸平均减小25．19％，圆整度平均提高8．40％。而且共晶Si组织也得到球化。复合作用细化组织的机理为：变质后施加旋转磁场，促进了变质剂的扩散，更多的初生Si与共晶Si组织相互打碎，深化了变质和电磁搅拌效果，细化显微组织。     

Effects of Heat Treatment on the Microstructures and High Temperature Mechanical Properties of Hypereutectic Al–14Si–Cu–Mg Alloy Manufactured by Liquid Phase Sintering Process

Hypereutectic Al–Si alloy is an aluminum alloy containing at least 12.6 wt.% Si. It is necessary to evenly control the primary Si particle size and distribution in hypereutectic Al–Si alloy. In order to achieve this, there have been attempts to manufacture hypereutectic Al–Si alloy through a liquid phase sintering. This study investigated the microstructures and high temperature mechanical properties of hypereutectic Al–14Si–Cu–Mg alloy manufactured by liquid phase sintering process and changes in them after T6 heat treatment. Microstructural observation identified large amounts of small primary Si particles evenly distributed in the matrix, and small amounts of various precipitation phases were found in grain interiors and grain boundaries. After T6 heat treatment, the primary Si particle size and shape did not change significantly, but the size and distribution of CuAl₂ (θ) and AlCuMgSi (Q) changed. Hardness tests measured 97.36 HV after sintering and 142.5 HV after heat treatment. Compression tests were performed from room temperature to 300 °C. The results represented that yield strength was greater after heat treatment (RT?~?300 °C: 351?~?93 MPa) than after sintering (RT?~?300 °C: 210?~?89 MPa). Fracture surface analysis identified cracks developing mostly along the interface between the primary Si particles and the matrix with some differences among temperature conditions. In addition, brittle fracture mode was found after T6 heat treatment.