混合方式及过热温度对过共晶Al-Si合金中初生Si的影响

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si、Al-20Si、Al-22Si合金,研究了不同混合方式及Al-25Si合金在不同过热温度下对受控扩散凝固目标合金初生Si相的尺寸、形貌和分布的影响.结果表明,液-液混合对初生Si的改善效果较液-固混合好;随着过热温度增大,初生Si相尺寸减小,形貌逐渐变得圆整且分布均匀;相同过热温度下,随着合金Si含量的增加,初生Si相尺寸增大,形貌变化不明显.特别是在过热温度为900℃的Al-25Si合金与660℃的液态纯Al液-液混合得到Al-18Si合金中的初生Si相尺寸仅为34.3 μm,长宽比为1.48.     

液-固混合制备Al-18Si合金的组织及性能

采用受控扩散凝固技术(CDS)制备Al-18Si合金,研究了液-固混合方式下Al-25Si合金的温度对制备Al-18Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的最终凝固组织与耐磨性能和热膨胀性能之间的关系。结果表明,在受控扩散凝固过程中,630℃固态纯Al与850℃液态Al-25Si合金混合所制备的Al-18Si合金中,初生Si相分布均匀,形貌规整,晶粒尺寸最小,耐磨性能最好。630℃固态纯Al和900℃液态Al-25Si合金混合制备的Al-18Si合金的线膨胀系数最小(15.51×10-6℃-1)。Al-18Si合金的耐磨性能主要取决于初生Si相的平均尺寸、形貌和分布。     

CDS铸造过共晶铝硅合金组织及性能研究

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备Al-20％Si合金,研究了混合方式和高硅合金的混合温度对目标合金组织和性能的影响,探讨了合金组织与热膨胀性能之间的关系.结果表明,采用受控扩散凝固技术,纯铝液(660℃)与高硅合金液(850℃)混合所制备的目标合金初生硅相分布均匀,形貌规整,尺寸最小,合金的线膨胀系数也最小(15.7×10-6 ℃-1,30～300℃).分析表明,Al-20％Si合金热膨胀性能主要取决于合金组织中初生相的分布和形貌的规整性,与尺寸大小关系不大.     

受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-18Si合金

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18Si合金,研究了不同母合金成分在不同混合方式下混合对Al-18Si合金凝固组织中初生Si相尺寸、形貌及分布的影响。结果表明,在母合金过热温度相同的情况下,采用固态纯Al与液态Al-25Si混合,能够得到最佳的合金组织,其初生Si平均尺寸达到11.68μm,形状因子达到1.608,细化效果良好。分析表明,同种混合方式下,高Si母合金中Si含量越高,细化效果越好。当高Si母合金中Si含量较高时,液液混合能减少初生Si偏聚,得到良好的组织。当高Si母合金中Si含量较低时,固液混合得到的组织相对较好。     

不同过热温度控制及混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si的影响

通过受控扩散凝固技术制备了含Si量不同的Al-Si合金,研究不同过热温度和混合方式对过共晶Al-Si合金初生Si相的影响。研究表明:随着Al-25Si过热温度的增加,初生Si相尺寸和长宽比减小,组织分布更为均匀;采用液-液混合方式初生Si相的效果比较好;随着Al-Si合金中Si含量的减小,初生Si相尺寸减小。     

过共晶Al-18%Si合金受控扩散凝固组织与行为

采用受控扩散凝固(CDS)技术制备过共晶Al-18%Si合金,研究其凝固组织随低温母合金温度变化的演变规律和凝固行为本质。结果表明:受控扩散凝固能抑制初生硅相的过度各向异性生长,有效改善合金凝固组织结构。采用适当温度的Al-25%Si合金(800℃)和纯Al(580℃)混合进行受控扩散凝固时,凝固组织中初生硅相分布均匀,无宏观偏析,且其平均尺寸达到42.85μm。当纯Al温度偏低时,凝固组织中初生硅相偏聚严重;当纯Al温度较高时,凝固组织中初生硅相尺寸偏大。分析表明:在受控扩散凝固过程中,固-液界面前沿形成了较小的"成分过冷",初生硅相在过冷区内趋于平界面生长。溶质原子扩散距离的平方与平衡温度成对数关系,温度愈高,扩散愈充分,宏观偏析愈少。     

受控扩散凝固制备过共晶Al-Si合金及其热力学分析

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20%Si合金,研究高硅合金温度对目标合金组织中初生硅的影响及混合过程中初生硅细化的热力学条件。结果表明:采用液-液混合制备过共晶铝硅合金,可以细化初生硅,初生硅平均尺寸可达到37μm;但随着高硅合金温度的升高,初生硅的平均尺寸增加,板条状和五瓣星状初生硅也增多,当高硅温度超过790℃时,初生硅细化效果丧失。分析得出,只有当混合前两种合金吉布斯自由能的加权平均值小于混合后目标合金在液相线的吉布斯自由能(liquidusfinal,m G=-39.336 6 kJ)时,初生硅才能得到明显的细化。     

CDS制备过共晶Al-Si合金工艺参数的研究

采用液-液混合受控扩散凝固技术(CDS)制备过共晶Al-20％Si(质量分数)合金,研究了混合后熔体保温处理、冷却速度对合金组织的影响.研究表明,熔体混合后未进行保温处理时,初生硅尺寸在60～100 μm,且多为五瓣星状和不规则多边形;而进行保温之后,随着保温时间的延长,初生硅的尺寸逐渐减小;保温45 min后,初生硅尺寸在30～50μm,形貌比较圆整;而随着冷却速度的增加,目标合金组织中初生硅尺寸减小,由94.6μm减小到69.65 μm,长宽比由1.78增加到4.33.     

CDS及导流器对Al-20%Si合金初生硅相的影响

采用受控扩散凝固(CDS)技术和冷却导流器(CC)制备Al-20%Si(质量分数)合金,研究导流器角度及浇注温度对CDS制备Al-20%Si合金初生硅相的影响。结果表明:CDS和导流器均能细化初生硅相,且与常规的CDS过程相比,引入导流器可以更好地细化初生硅相,且随着导流器角度的减小,细化效果变好。采用820℃的Al-30%Si与660℃的纯铝混合,导流器角度为30°,浇注温度为630℃时,可以得到平均尺寸仅为18.8μm的初生硅相,且其分布均匀。分析认为:CDS可以减小初生硅相生长前沿的成分过冷,而导流器可以进一步促进液体的强迫对流,使熔体中温度场和浓度场更均匀,从而改善初生硅的尺寸、形貌及其分布。     

熔体温度处理及变质对Al-20%Si合金凝固组织的影响

采用熔体温度处理(包括熔体混合及过热处理)工艺研究Al-20%Si(质量分数)合金凝固组织,并结合化学变质法进一步细化初生硅相。结果表明,当熔体经混合后过热至900℃时,初生硅的尺寸约为34μm;添加变质剂后再进行熔体混合可以使Al-20%Si中的初生硅相进一步细化,特别是在Al-10%Si和Al-30%Si中分别添加0.2%Al-5Ti-C-3Ce和0.4%Cu-10%P后,再进行熔体过热处理,合金中的初生硅呈小块状弥散分布,且尺寸在10μm以下,材料基体呈现出典型的复合材料特征。熔体温度处理与添加化学变质剂方法对初生硅相有显著的多重变质细化作用;在熔体混合时α(Al)的重新熔化和熔体化学键的重组,增大了合金液在凝固时的过冷度,使初生硅相得到细化;对混合熔体再进行过热处理时,混合熔体中的Si相发生熔断、增殖,从而使合金中初生硅相得到进一步细化。添加细化剂或变质剂会明显增强熔体温度处理对Al-Si合金中初生硅的细化效果。     

Transformation of microstructure after modification of A390 alloy

A hypereutectic aluminum-silicon alloy with content of 17%Si, designed as A390, was modified. The change of microstructure was identified by optical microscopy. The results show that phosphorus can change the morphology and size of the primary silicon and control the length of needle-like eutectic silicon or dendrite. After modified by phosphorus, the primary silicon of star-like and coarse platelet is changed to polygonal with less cute angles and decreasing average size. The eutectic silicon is also changed because it grows from the tip of angles on the primary silicon and is influenced by the morphology and size of primary silicon. The eutectic silicon changes from needle-like or dendrite shape to short bars and dots with less average length.     

梯度强磁场下Al-18%Si合金中初晶硅的细化

实验研究了梯度强磁场下Al-18%Si(质量分数)合金中偏聚初晶硅的形貌及晶粒尺寸的变化.无磁场时初晶硅为粗大的板条状或五星状;施加梯度磁场时偏聚初晶硅呈弥散分布的等轴多边形,初晶硅显著细化.当磁化力维持不变时,偏聚初晶硅晶粒尺寸随磁场强度的增大而减小,晶粒数密度随磁场强度的增加而增大.实验结果预示,强磁场影响Si原子扩散.对磁场抑制扩散及初晶硅颗粒的受力进行了分析,较好地解释了实验结果.     

稀土变质消除铝合金压铸件中硬质点

初生硅和AlSiMnFe金属间化合物是造成铝合金压铸件中硬质点区域的主要因素,常规钠盐变质不能细化初生硅和Fe相,含有一定比例La,Ce,Pr,Nd和Yb的特殊配制的稀土合金不仅能细化共晶硅,而且细化初生硅并改善Fe相形貌,其中初生硅可细化到小于10μm,因此能有效消除铝合金压铸件中的硬质点区域。     

Nd变质过共晶Al-17.5%Si合金的微观组织和断口形貌

采用单一稀土元素Nd对过共晶Al-17.5%Si合金进行变质;采用扫描电镜、金相显微镜、电子探针、透射电镜及X射线衍射等方法对变质前后合金的微观组织、成分和相组成进行分析;并对变质前后合金的断口形貌进行分析.结果表明:加入0.3%Nd(质量分数)到过共晶Al-17.5%Si合金中可同时变质初生硅和共晶硅,经过变质处理后,初生硅的形状由星形和不规则形状变为块状,尺寸由40～60 μm减小到10～30 μm,共晶硅由长针状变成球状或短棒状;初生硅区域的主要成分是硅,中心边缘几乎检测不到Nd元素,Nd沿晶界分布;与未变质合金相比,经0.3%Nd变质后的Al-17.5%Si合金硅相上孪晶密度增大,变质后的合金中没有生成新相,a(Al)相和硅相的晶格常数变大;经0.3%Nd变质后,合金的整体性能大幅度提高,抗拉强度提高了35.8%,从120 MPa提高到163 MPa,伸长率从0.8%提高到2.2%,提高了175%.     

Casting of aluminum-copper based alloy by controled difusion solidiication

A quaternary alloy(Al-5.0Cu-0.35Mn-0.25Ti, wt.%), having a similar chemical component with ZL205A, was prepared using a controlled diffusion solidification(CDS) process and a conventional casting process. The effect of the casting process on microstructure and hardness was investigated. The grain morphology and casting defects of the alloy prepared via the conventional casting and CDS were observed and compared at various pouring temperatures. Results show that the CDS process can alleviate the hot tearing defects and reduce the density of porosity, while getting rid of the riser that is generally used for feeding during conventional casting. Structure observations show that the grain morphology of the conventional cast alloy is mainly dendritic, and the grain size decreases when the pouring temperature is decreased, while the CDS cast alloy consists of a large number of spherical grains, which can decrease the thermal cracking tendency and segregation defect, and enhance the hardness of the alloy.     

过共晶铝-硅合金处理技术的研究进展

综述了为改善过共晶铝-硅合金的性能,目前所采用的控制合金中初晶硅尺寸、形态和分布的各种处理方法及其机制,它们包括细化变质、合金熔体过热处理、半固态搅拌、快速凝固、电磁场作用、电脉冲孕育处理等方法。从合金中初晶硅尺寸、形态和分布等方面比较了各种处理方法的优缺点。     

微量元素对快冷高硅铝合金粉末特性的影响

制备了含微量磷元素的Ａｌ２２Ｓｉ合金粉末。研究了粉末形貌、粒度大小与分布，以及粉末显微组织，并初步探讨了微量磷对合金粉末特性影响的机理。结果表明，微量磷元素降低了粉末氧含量。其中含０．０４％磷的快冷Ａｌ２２Ｓｉ合金粉末球形粉末较高，平均粒度最小，粉末中初晶硅得到了进一步细化。     

高压水雾化法制备的高硅铝合金粉末特性

用高压水雾化法制备高硅铝合金粉末．并对粉末的特性进行了分析检测.实验结果表明、用该方法可制得含氧量低、粒度分布均匀、压制性好的合金粉末与同种合金的铸造试样相比,粉末的显微组织得到了显著细化,Si相的形态、尺寸及分布得到了明显改善,其α-Al基体因合金元素固溶度的提高得到了显著强化     

深过冷Si-Al合金的凝固过程和组织特征研究

用高速摄影和扫描电镜研究了电磁悬浮熔炼条件下,Si-20%Al合金的凝固过程及其组织特征.结果发现,将Si-20%Al合金在氩气中进行电磁悬浮熔炼可使其获得375K的过冷度.过冷合金先结晶相的形貌和尺寸与其形核过冷度有关.在小过冷度下,合金的初生硅为粗大的长片多面体;过冷度增大到1 26 K后,初生硅变为均匀细小的等轴多面体.在过冷度小于328 K以前,初生硅的表面有明显棱角,表现出小平面生长的特征;过冷度大于328 K后,初生硅变为细小均匀表面有圆滑钟乳石状凸起、没有明显棱角的不规则多面体,表现出了非小平面生长的特征.