球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

喷射成型Zn60Al32Cu2Si6过喷粉末的研究

通过喷射成型技术制备了Zn60A132Cu2Si6合金粉末,并通过X射线衍射、扫描电镜及激光粒度仪对粉末的物相能成、微观形貌和粒度分布进行了分析.结果显示:粉末由富Al的а相、富zn的η相、Si相以及少量的富铜相ε-CuZn4组成,粉末形貌大部分为圆球形,且有卫星颗粒,粉末尺寸分布在2～40gμm之间.     

Al-Pb粉末在机械合金化过程中的粒度及形貌演变

采用XRD，SEM，TEM和粒度分析仪对Al-15％Pb和Al-15％Pb-4％Si—1％Sn—1．5％Cu(质量分数，％)混合粉末在机械合金化过程中的粒度及形貌演变进行了研究。结果表明：混合粉末经球磨后都可以获得纳米晶，球磨对Pb的细化明显大于对Al的细化作用；在相同的球磨时间下，添加有Si，Sn，Cu混合粉末的Al，Pb晶粒更小，其获得纳米晶的时间更短。由于冷焊与断裂在MA不同阶段的主导不同，Al-15％Pb-4％Si-1％Sn—1．5％Cu粒子经历了快速长大、快速减小和慢速减小3个阶段；而Al—15％Pb粒子细化则是增大-减小的反复过程，在球磨过程中Si作为硬度高的脆性粒子难于完全实现合金化，而Sn，Cu合金化速度较快。     

高能球磨稀土高硅铝合金粉末性能表征

对快速凝固法制备得到的Al-20Si-0.35RE合金进行不同时间的高能球磨, 然后对球磨后的粉末进行多次热压变形, 采用XRD, ESEM以及TEM等表征变形前后合金粉末的显微组织, 并对变形后合金的导电性能进行了研究. 研究发现快速凝固Al-20Si-0.35RE合金粉末的显微组织主要由细小的Al-Si固溶体(0.3～0.5 μm)、初晶硅、稀土铝硅化合物(0.16～0.3 μm)组成; 随着球磨时间延长, 颗粒粒径显著减小; 经过多次热压变形后合金晶粒显著细化, 晶格畸变减小, 位错钉扎稀土化合物, 形成类似表面渗流效应, 合金导电率提高至70%IACS.     

机械合金化结合热压制备高硅铝合金的组织及性能

采用机械合金化结合热压的工艺制备Al-30Si、Al-40Si、Al-50Si三种成分的高硅铝合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、密度及布式硬度测定仪等对机械合金化粉末的形貌及其演化,以及热压块体的组织与性能进行研究。结果表明:机械合金化8h的粉末细化效果较好,氧含量较低;合金的致密度随Si含量的增加逐渐降低;合金组织呈现Al相富集区和Si相富集区,Si颗粒粒径小于5μm,没有出现明显长大现象;Al2O3、SiO2等氧化物颗粒分布在铝硅界面和基体中;合金的布氏硬度随Si含量的增加先升高后降低;Al-40Si的硬度高达144 HB,比压力熔渗法制得的Al-40Si高50%。因此,机械合金化结合热压致密化的制备工艺可显著提高高硅铝合金的力学性能。     

一种高硬度铸造镁合金

设计了一种成分(质量分数/%)为Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si的合金,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和维氏硬度计研究了自然冷却、快速冷却及时效处理对合金显微组织和硬度的影响.Mg-8Zn-6Al-3Cu-3Ca-1.5Mn-1Si合金慢冷组织主要由α-Mg、Mg2Cu6Al5、CaMgSi、Mg2Zn3等相构成,没有出现Mg17Al12相.合金经快冷后,抑制了第二相从基体中的析出;时效10 h后,CaMgSi相以细小的块状相均匀析出.合金具有较高的硬度值,在时效时间10 h时最大HV值达到111.     

Cu含量对汽车车身板用Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn合金显微组织的影响

采用金相、SEM/EDS、XRD等研究了Cu含量对汽车车身用Al-1.0Mg-1.0Si-0.6Mn(in wt.%)铝合金结晶相及合金板材晶粒的影响规律.结果表明:Al-1.0Mg-1.0Si-(0.1~0.7)Cu-0.6Mn合金中主要存在部分可溶的浅灰色不规则条块状Al8(FeMn)2Si和黑色条块状或骨骼状结晶相Mg2Si,及完全可溶的球状或椭球状主要含Al1.9CuMg4.1Si3.3多相共晶产物;随着Cu含量增加,铸态合金中主要含Al1.9CuMg4.1Si3.3的共晶产物数量逐渐增多,而Mg2Si和Al8(FeMn)2Si结晶相变化不明显;同时,固溶后合金板材的再结晶晶粒变得越来越细,尽管Cu含量对合金冷轧板的晶粒尺寸影响不明显.     

喷射沉积Al-12Si-0.6Mg合金的微观组织与性能

共晶合金具有良好的激光焊接性能,为提高电子封装盖板用Al-12Si合金的强度并保持良好的热物理性能,采用喷射沉积与热压烧结技术制备Al-12Si合金,研究添加0.6% Mg对合金微观组织、力学性能和热物理性能的影响。结果表明,喷射沉积/热压烧结Al-12Si合金中Si相呈近球形颗粒,平均直径为（4.5±0.2）μm,均匀分布于Al基体中;添加Mg未对Si相尺寸和形貌产生显著影响,但是在Al基体中形成Mg₂Si相。相对于Al-12Si合金,Al-12Si-0.6Mg合金的热导率降幅仅为4.2%,但是抗拉强度从154.1 MPa提高到190.1 MPa,增幅达到23.4%,该强度改善主要归因于固溶强化和析出强化作用。      

Si含量对超音速气雾化Al-Si合金粉末性能的影响

采用超音速气雾化法制备了Si质量分数分别为11%、22%、27%、50%的4种Al-Si合金粉末,研究了其粒度分布、表面形貌、微观组织、相组成以及粒度对粉末相含量的影响。结果表明,超音速气雾化Al-Si合金粉末粒度呈双峰分布,平均粒度D50约为57μm,粒度分布的几何标准偏差δ不大于1.38;粉末形貌呈球形或近球形,粉末表面有卫星球附着,Si含量的增加将导致粉末表面光洁度变差;粉末颗粒内部存在典型的3种凝固组织:枝晶状Al基体、Al-Si共晶组织以及初生Si组织;初生Si含量随着合金中Si含量的增加而增长,呈现由细颗粒到片状的生长规律;粉末粒度会影响相含量变化,Si质量分数大于11%时,粒径减小将导致共晶相增加。     

原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

以铝粉、硅粉、石墨粉为原料, 通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构, 研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响, 分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明: 复合材料的基体相为Al相, 第二相为Si相和SiC相; 原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中, 其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm, 具有亚微米、微米级的多尺度特性; 随着SiC质量分数的不断增加, 复合材料的显微硬度增大, 同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm, 但仍均匀分布, 正是这种尺寸稳定性, 使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si; 当SiC质量分数为30%时, 材料的显微硬度最高, 达到HV 134, 相较于Al-18Si提高了88%。     

Effect of Different Production Methods on the Mechanical and Microstructural Properties of Hypereutectic Al-Si Alloys

In this study, the effects of different production methods like melt spinning, high-energy ball milling, and combined melt spinning and high-energy ball milling on the mechanical and microstructural properties of hypereutectic Al-20Si-5Fe alloys were investigated. While microstructural and spectroscopic analyses were performed using scanning electron microscopy and X-ray diffractometry, mechanical properties were measured using a depth-sensing indentation instrument with a Berkovich tip. Microstructural and spectroscopic analyses demonstrate that high-energy ball milling process applied on the melt-spun Al-20-Si-5Fe alloy for 10 minutes brings about a reduction in the size of silicon particles and intermetallic compounds. However, further increase in milling time does not yield any significant reduction in size. High-energy ball milling for 10 minutes on the starting powders is not enough to form any intermetallic phase. According to the depth-sensing indentation experiments, high-energy milling of melt-spun Al-20Si-5Fe alloys shows an incremental behavior in terms of hardness values. For the Al-20Si-5Fe alloys investigated in this study, the production technique remarkably influences their elastic–plastic response to the indentation process in terms of both magnitude and shape of P-h curves.     

Al-3Si-0.6Mg-(Cu,Mn)合金薄板的组织性能

采用拉伸试验、金相、扫描电镜、透射电镜高分辨组织分析方法,研究了水冷铜模铸造的扁锭轧制的Al-3.0Si-0.6Mg-0.4Cu-0.6Mn-0.18Fe合金薄板经400℃至540℃不同温度保温30 min水淬、室温停放90 d(自然时效)后的组织和性能.结果表明:在6009合金基础上提高Si的质量分数至3%,有提高其强度的作用;该合金薄板经540℃×30 min固溶处理自然时效后屈服强度为180 MPa、抗拉强度为313 MPa、延伸率接近23%,其组织中存在Si结晶相及含Fe、Mn和少量Cu、Si的结晶相,以及尺寸小于0.5μm的以含Mn为主并含少量Si和Fe的弥散相;提高其固溶处理温度至540℃,合金薄板的强度明显提高,其原因是析出强化产物尺寸增大,密度提高了.     

Mg对Zn--11%Al合金镀层凝固组织及合金层生长的影响

将工业纯铁分别在510℃的Zn-11% Al、Zn-11% Al-1.5% Mg、Zn-11% Al-3% Mg和Zn-11% Al-4.5% Mg合金熔池中进行不同时间的热浸镀,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等仪器设备,研究Mg含量对Zn-11% Al合金镀层凝固组织和镀层中Fe-Al合金层生长的影响.结果表明:Zn-11% Al合金镀层凝固组织由富Al相和Zn/Al二元共晶组成;随着Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg含量的增加,合金镀层的凝固组织中逐渐出现Zn/Al/MgZn₂三元共晶、块状MgZn₂相和Al/MgZn₂二元共晶.四种合金镀层中合金层主要由Fe₂Al₅Zn_x和FeAl₃Zn_x相组成,合金层的厚度随浸镀时间的增加而增加,Mg含量的增加使Fe-Al合金层生长速率指数和生长速率降低.在Zn-11% Al合金镀层中Fe-Al合金层形成的初期,可形成致密稳定的Fe-Al化合物层;热浸镀120 s后,扩散通道的移动使Fe-Al化合物层失稳破裂.Zn-11% Al-x% Mg合金中Mg元素可明显推迟液Zn进入镀层中Fe-Al合金层的时间,使Fe-Al合金层更加稳定和致密.      

Liquid metal corrosion of 316L,Fe<Subscript>3</Subscript>Al,and FeCrSi in molten Zn-Al baths

Corrosion tests of 316L and two intermetallic compounds Fe₃Al and FeCrSi in industrial Galvanizing (Zn-0.18Al), GALFAN (Zn-5Al), GALVALUME (Zn-55Al), and Aluminizing (Al-8Si) baths and lab-scale static baths were conducted. In on-line tests in industrial hot-dip baths, 316L steel shows better corrosion resistance than Fe₃Al in Galvanizing, GALFAN, and GALVALUME baths. The corrosion resistance of 316L and Fe₃Al is similar in Aluminizing bath. In static tests, FeCrSi shows the best corrosion resistance in pure Zn, Zn-55Al, and Al-8Si baths. The corrosion resistance of 316L is better than that of Fe₃Al. In Zn-5Al bath, 316L shows no thickness loss after the test. For the same bath composition, the corrosion rates of the alloys in industrial baths are higher than those in static baths. Bath temperature and chemical composition play important roles in corrosion and intermetallic layer formation. Increasing bath temperature accelerates the corrosion process and changes the nature of intermetallic layers. A small amount of aluminum reduces the corrosion process by reducing the activity of Zn and forming inhibition layer. However, after aluminum content reaches the critical point, the dominant corrosion process changes from Zn-Fe reaction to Al-Fe reaction, and, consequently, the corrosion process accelerates by increasing aluminum content in the bath.     

球磨参数对机械合金化制备Al_2O_3/Mo_5Si_3复合粉体特性的影响

以MoO3粉、Mo粉、Si粉及Al粉为原料,采用机械化学还原法制备了Al2O3/Mo5Si3复合粉体。利用XRD、SEM等对复合粉体在球磨过程中的物相转变和形貌进行表征,并对球磨参数对机械合金化过程的影响进行探讨。结果表明,原料粉体球磨10 h后转变为Al2O3/Mo5Si3复合粉体,反应较完全。随球磨时间延长,复合粉体细小均化,粉体粒度较小,球磨20h后粉体粒度在3~5μm之间,随球磨转速的提高,球磨时间延长,球磨提供能量提高,反应开始时间变短。     

A study on the microstructural evolution of Al-25 at. pct V-12.5 at. pct M (M = Cu,Ni, Mn) powders by planetary ball milling

The alloying behavior of Al-25 at. pct V-12.5 at. pct M (M = Cu, Ni, Mn) by planetary ball milling of elemental powders hours as been investigated in this study. In Al₃V binary system, an amorphous phase was produced after 6 hours and the amorphous phase was mechanically crystallized after 20 hours. The large difference in the diffusivities between Al and V atoms in Al matrix results in the formation of the amorphous phase when the homogeneous distribution of all the elements in a powder was achieved at 6 hours. According to thermal analyses, the amorphous phase in the binary Al₃V was crystallized at 350 °C. The addition of ternary elements (Cu, Ni, Mn) increased the activation energy for the crystallization to D0₂₂ phase by interfering with the diffusion process. Therefore, ternary element addition improved the thermal stability of the amorphous structures. The amorphous phase in the 12.5 at. pct Ni added Al₃V was crystallized to D0₂₂ phase at 540 °C. The mechanical crystallization of the amorphous phase in the ternary element-added Al-V system either occurred later or was not observed during ball milling up to 100 hours. It is thought that the amorphous intermetallic compacts could be produced more easily in ternary element-added alloys by using an advanced consolidation method.