B对Al-7Si合金а相形态和力学性能的影响

研究了B对Al-7Si合金а相形态和力学性能的影响.结果表明,B对Al-7Si合金具有良好的细化效果;初生а相的形态与大小发生显著变化,树枝晶消失,转变为细小的柱状晶.当加入0.036%B时,组织最理想:形态密实、尺寸细小而均匀,同时,合金的综合力学性能得到了显著的提高.抗拉强度提高15%、延伸率提高68%、断面收缩率提高46%,弹性模量和硬度分别降低22%和9%,细化后A1-7Si合金表现出良好的强韧性.     

Al-3B变质对铸造Al-10Si合金显微组织与力学性能的影响

采用Al-3B对铸造Al-10Si合金进行了变质处理,运用非平衡相图和杠杆定律分析了变质处理Al-10Si合金显微组织变化规律,研究了变质处理对合金力学性能的影响。研究表明,Al-3B变质处理使铸造Al-10Si合金的凝固过冷度减小;当变质温度一定时,随着Al-3B加入量增加,铸造Al-10Si合金组织中初生α-Al相体积分数呈现先增加后减少的变化趋势,当加入0.25%Al-3B时,初生α-Al相的体积分数达到最大值42.8%,且合金中的Si相呈细小短片状或短棒状;当变质剂加入量一定时,随着变质温度的增加,初生α-Al相的体积分数逐渐增加。Al-3B变质剂加入量对Al-10Si合金抗拉强度和延伸率影响的规律与其对合金组织中初生α-Al相体积分数影响的规律完全一致,初生α-Al相体积分数和共晶Si尺寸和形态对合金综合力学性能起到决定性的作用。在740℃采用0.25%Al-3B变质处理后,铸造Al-10Si合金的抗拉强度和延伸率分别提高了11.7%和86.3%,该合金综合力学性能得到大幅提高。     

Ce对熔盐电解制备Al-Si-Sc-Ce合金组织及力学性能的影响

采用熔盐电解法制备Al-Si-(Sc,Ce)合金,研究Ce对该合金组织及力学性能的影响。发现Ce具有显著改性细化作用,使树枝状初生α-Al成为圆形或椭圆形,共晶AlSi2Sc2相由长形层片状变为网状（长度由1 000 μm减至200~500 μm）。共晶Si相形貌由针片状转变为纤维状,降低了颗粒平均面积、圆度比和平均长度,并经共晶反应生成三元CeAl2Si2相。Al-7Si-0.79Sc-0.62Ce合金显微硬度比Al-7Si-0.82Sc增大,共晶Si、含Sc和含Ce区域硬度值分别提升8.5%、49.7%和99%,其强化机制与Ce细化作用有关。     

稀土元素La、Ce对Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe压铸铝合金微观组织、力学性能及热导率的影响

为提高Al-Si系压铸铝合金的热导率与力学性能,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、万能电子拉伸试验机与激光热导仪等设备研究了稀土元素La、Ce对压铸铝合金Al-3Si-0.4Cu-1.0Fe微观组织、热导率及力学性能的影响。结果表明,稀土元素La、Ce使合金晶粒细化,α-Al晶粒由枝晶转变为胞状形态,降低了平均二次枝晶臂间距;也能变质合金中的共晶Si相,使其呈细小纤维状形态均匀分布。当稀土元素La、Ce添加量均为0.1%时,合金的热导率、抗拉强度、断后伸长率分别达到167.62 W/(m·K)、201.0 MPa、14.56%,较未添加稀土元素的合金分别提高了11.19%、27.38%和246.67%。     

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。      

强塑性变形对亚共晶Al-Mg_2Si合金组织及力学性能的影响

Al-Mg-Si合金中,Mg_2Si作为增强相往往以粗大的汉字状或骨骼状形态分布在晶界处,割裂了基体致使合金的强度和韧性都较差,所以为了提高合金材料的强度和韧性,需要改变Mg_2Si在基体中的大小、形貌、分布,使其尽量细小弥散分布在基体中,使合金的综合性能有更好的提高。本文针对一种高Mg_2Si含量的亚共晶Al-10.86Mg_2Si伪二元合金,在铸态合金中添加0.8%Sb元素以细化Mg_2Si共晶相,改善Mg_2Si增强相的分布,采用等通道转角挤压(ECAP)技术来细化Mg_2Si增强相和Al基体,制备出强度更高、韧性更佳、性能更好的Al-Mg-Si合金。     

Al-5Ti-1B-4Sr中间合金对Al-8Si合金同时细化和变质效果

采用氟盐法和对掺法成功制备了Al-5Ti-1B-4Sr中间合金,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了Al-5Ti-1B-4Sr中间合金的组织及相组成。通过改变Al-5Ti-1B-4Sr中间合金细化变质保温时间,采用微观组织分析和宏观组织分析方法,研究了Al-5Ti-1B-4Sr中间合金对Al-8Si亚共晶铝硅同时细化和变质的效果。研究结果表明,Al-5Ti-1B-4Sr中间合金中含有Al_3Ti相、TiB_2相和Al_4Sr相,Al-5Ti-1B-4Sr中间合金对亚共晶铝硅合金有良好的同时细化变质效果。Al-5Ti-1B-4Sr中间合金可使共晶硅从针状或板片状形貌转变为纤维状或块状。与未变质试样相比,细化变质时间为10 min时,Al-8Si合金中针状或板片状共晶硅显著减少;变质时间超过20 min时,看不到针状或板片状共晶硅存在;当变质时间达到80 min时,部分针状或板片状共晶硅再次出现。随着Al-5Ti-1B-4Sr细化变质保温时间的变化,α-Al的二次枝晶臂间距和共晶团尺寸先减小后增大,细化变质保温时间为30 min时效果最好。Al-5Ti-1B-4Sr中间合金对亚共晶铝硅合金细化变质的孕育期为10~20 min,衰退期为60 min。     

La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金组织性能的影响

采用金相显微镜、涡流导电仪和拉伸试验机,研究了La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金组织、导电性能和力学性能的影响.结果表明:添加微量的La、Ce混合稀土对Al-0.75Mg-0.6Si合金可起到晶粒细化和净化作用,提高Al-0.75Mg-0.6Si合金的导电性能和力学性能.随着La、Ce混合稀土添加量的增加,Al-0.75Mg-0.6Si合金铸态组织晶粒逐渐被细化,电导率、抗拉强度和伸长率逐渐提高.当La、Ce混合稀土添加量为0.5!时,Al-0.75Mg-0.6Si合金的电导率为55.7!IACS,抗拉强度和伸长率分别为236 MPa和16.7!,与未添加La、Ce混合稀土相比,Al-0.75Mg-0.6Si合金的电导率提高了5.69!,抗拉强度和伸长率分别提高了11.32!和15.17!.     

半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织与力学性能

采用超声辅助半连续铸造工艺制备直径310mm的Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭,利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和拉伸试验机,研究了半连续铸造Al-6Zn-0.9Mg-0.2Cu合金铸锭的显微组织与力学性能。结果表明:超声辅助半连续铸造工艺可以细化铸锭的α-Al晶粒和第二相,提高铸锭的拉伸力学性能。超声波功率越大,铸锭的α-Al晶粒和第二相越细小,分布越均匀,铸锭的拉伸力学性能也越高。当超声波功率为210 W时,铸锭的抗拉强度为29.4MPa,伸长率为12%,与未施加超声波的铸锭相比,超声辅助半连续铸造铸锭的抗拉强度提高了6%,伸长率提高了31.3%。     

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。     

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90.9μm,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).     

Al-5Ti-B对过共晶Al-18Si合金的变质效果

采用Al-5Ti-B变质剂对过共晶Al-18Si合金进行反向变质处理,用光学显微镜观察合金的组织与形貌,研究变质剂加入量、变质温度和冷却速度对初晶硅的尺寸、形态和面积分数以及共晶组织的影响。研究表明:当Al-5Ti-B加入量(质量分数)为0.3%时,变质处理后Al-18Si合金中的初晶硅和共晶硅尺寸明显减小,初晶硅的面积分数减小;与其相比,变质剂加入量增加到0.6%时,初晶硅尺寸变化不明显,但共晶硅进一步细化;随冷却速率降低,变质处理后Al-18Si合金中初晶硅相的数量减少,但Si颗粒尺寸明显增大,并且共晶硅细化;与Al-18Si合金在720℃变质相比,该合金在780℃变质处理时,初晶硅的尺寸增大,但初晶硅的面积分数显著减小;合金在850℃变质处理后初晶硅的尺寸、面积分数都比720℃变质处理后明显减小;随变质温度升高,Al-Si合金中的共晶硅明显细化。     

Al-5Ti-1B合金的有效形核相与晶粒细化机制

Al-5Ti-1B合金是铝及铝合金的高效晶粒细化剂,可显著改善铝及铝合金的加工性能,提高铝材的质量,但Al-5Ti-1B合金对纯铝及铝合金的晶粒细化机制目前尚未研究清楚。本文分别采用Al-5Ti-1B,Al-10Ti,Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,通过比较TiAl3,TiB2和AlB2对铝晶粒的细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜,研究了Al-5Ti-1B合金的有效形核相和晶粒细化机制。结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相。单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相。Al-5Ti-1B合金细化铝晶粒的机制为:TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,一部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用。剩余Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变生成α-Al晶粒起到晶粒细化作用。     

固溶温度对新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材组织性能的影响

针对我国自主研制的新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压型材,采用金相显微镜、扫描电镜及其附带的能谱分析仪以及拉伸实验研究了固溶温度对铝基体晶粒、合金相粒子尺寸、形状及数量以及挤压材力学性能的影响规律,结果表明:Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材基体中存在大量尺寸极其细小的点状Mg2Si相及大量微米级共晶Si粒子和少量微米级AlFeSi过剩结晶相;固溶温度从440℃升高至540℃,尺寸极其细小的点状Mg2Si相逐渐回溶入基体消失,微米级共晶Si颗粒及含AlFeSi的过剩结晶相粒子形状趋于球化,而铝基体晶粒呈现出略有长大的趋势,且共晶硅颗粒具有较明显的细化铝基体晶粒的作用;合金挤压材的强度及延伸率随固溶温度升高分别呈现出单调增大及总体下降的趋势;新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材比较适宜的固溶温度为520℃,合金挤压材经最佳固溶温度固溶水淬再经170℃×2.5 h时效处理后的Rp0.2≥279 MPa,Rm≥330 MPa,A≥9.9%。     

高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金组织和力学性能的影响

采用稀土Y对AlSi_7Mg_(0.3)合金进行了变质处理,借助金相显微镜、X射线衍射仪及拉伸试验研究了稀土Y添加对AlSi7Mg0.3合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,添加少量稀土Y有利于共晶Si的细化,Si相明显由板片状向针状、细小颗粒状转变;合金延伸率随着稀土Y添加量的增加呈逐渐升高趋势,当稀土Y添加量在0.06%时延伸率达到最高值12.5%。     

Ti-6Al-4V合金失效行为的微观模拟

Ti-6Al-4V合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及生物相容性,可被用于众多领域。该合金是典型的两相钛合金,其相尺寸、体积分数和分布情况均会对其失效行为产生影响,S.Katani等人采用有限元方法模拟了微观组织形态对Ti-6Al-4V合金(含55%的α相和45%的β相)力学性能和失效机制的影响。实验选用厚度为0.7 mm、经退火处理的Ti-6Al-4V合金轧制板材,其化学成分(质量分数)为0.016 C、     

深冷+固溶+时效复合处理对A356合金微观组织和力学性能的影响

采用高斯分布数理统计的方法,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计、拉伸等测试手段,研究了深冷固溶时效处理对A356合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:与T6处理工艺相比,深冷3 h+固溶+时效复合热处理可以提高力学性能,其抗拉强度、硬度以及伸长率分别提高了11.17%,12.79%和31.33%。该复合处理能够有效细化晶粒,促使Si相细小、圆整且呈弥散分布,促进时效相(β″)的析出,增加位错密度,减少空位缺陷。复合深冷3 h后α-Al相平均晶粒尺寸缩小到50.24μm,二次枝晶间距下降到39.64μm,Si相颗粒集中分布在(1.32±0.3)μm,平均长宽比为1.73,但是随着深冷时间的增加,合金位错等缺陷增多,α-Al相晶粒长大,Si相颗粒慢慢变大聚集且圆整度降低,导致力学性能有所下降,因此A356合金复合深冷3 h效果最佳。     

Er和Ce对铸造ZL101A铝合金组织与力学性能的作用对比研究

在ZL101A铝合金中分别加入稀土元素Er和Ce,比较加入两种稀土后合金的组织和力学性能方面的差异。结果表明：在α-Al和共晶Si方面,Er的细化作用明显优于Ce,加入Er可在ZL101A铝合金中形成更加细小和弥散分布的稀土化合物相,使合金的力学性能有较大程度的提高,其ZL101A (Er)合金的抗拉强度达到188 MPa,伸长率是6.7%,高于ZL101A (Ce)合金。     

热处理温度对Ti-6Al-7Nb合金组织与性能的影响

为揭示Ti-6Al-7Nb合金显微组织、力学性能及相组成随热处理温度的变化规律,研究了合金在650～1 030℃热处理空冷条件下的组织演变,并进行了室温力学性能测试与XRD分析。结果表明:对于Ti-6Al-7Nb合金,经650℃热处理后,热加工得到的原β转变组织中析出了细小的α相,合金的强度和弹性模量有所提高。在700～850℃之间进行热处理,可以获得良好的综合性能,满足医用钛合金相关标准要求。在950～1 030℃范围内,随着热处理温度的升高,析出二次针状α相或生成α'马氏体相,呈现强度上升、塑性下降的趋势。经650、850℃热处理后,XRD图谱中均为α相的衍射峰,未出现β相的衍射峰。1 030℃热处理后,α'相具有较强的(002)、(101)衍射峰,其他晶面的衍射峰强度很弱,合金弹性模量可达108 GPa。