原位内生Al/M g2Si/S i 复合材料铸态组织研究

利用普通重力铸造方法, 制备了原位内生A l/Mg₂Si/S i 复合材料。研究了体系中加入过量Si 后的显微组织, 并利用Al-Mg₂Si-Si 三元相图进行分析。结果表明, 过量Si 使复合材料中的大长径比的Al+ Mg₂Si 二元共晶向小长径比的Al+ Mg₂Si+ Si 三元共晶转化, 并使α-Al 以球状晶粒析出, 从而改善了显微组织, 显著提高了复合材料的室温拉伸性能。      

Ce对Mg-5Si合金中初生Mg2Si相变质的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)、ICP光谱仪及X射线衍射(XRD)等手段研究了Ce对Mg-5Si合金中Mg₂Si相变质的影响。结果表明：添加不同量的Ce使Mg-5Si合金中的初生Mg₂Si相的形貌从粗大的树枝状变为多边形状,共晶Mg₂Si由汉字状变为了细纤维状或点状。Ce的添加量为1.2%时变质效果最佳,初生Mg₂Si 的尺寸从48 μm减小到 9 μm或更小。同时,在1.6% Ce变质的合金中发现了短棒状的Mg-Si-Ce化合物。Ce促进了Mg₂Si的形核,并抑制了Mg₂Si的各向异性生长。     

Si含量对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料组织与性能的影响

对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料铸件的微观组织进行了观察,研究了Si含量对复合材料的组织、硬度和耐磨性的影响.结果表明:Al-8.5Ni-9Si铸件的外层偏聚了较多的初生NiAl3颗粒,内层为无颗粒的基体层;而Al-8.5Ni-14Si,Al-8.5Ni-19Si铸件则形成了具有大量初生NiAl3/Si颗粒的外层增强层,中间无颗粒的基体层以及含有较多初生Si/NiAl3颗粒的内层增强层的三层组织.随着Si含量由9％(质量分数,下同)增加到14％,19％,Al-8.5 Ni-xSi铸件增强层的初生NiAl3/Si颗粒体积分数逐渐增大,材料的硬度及耐磨性逐渐增强.在离心场中,初生NiAl3的离心运动与初生Si的向心运动是形成Al-8.5Ni-xSi铸件不同组织的主要原因.     

Y对Mg-14Al-5Si合金性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)及X射线衍射仪(XRD)等手段分析了Mg-14Al-5Si合金的组织和成分,用布洛维硬度计和电子万能试验机测试了这种合金的力学性能,研究了在Mg-14Al-5Si合金中添加不同量的Y元素对其组织和力学性能的影响。结果表明：在Mg-14Al-5Si合金中分别添加0.5%、0.8%、1.0%和1.5%(质量分数,下同)的Y元素,使合金中的Mg₂Si相由粗大的树枝状变为多边形和圆形,共晶β-Mg₁₇Al₁₂相由粗大的连续网格状变为细小的网格状和孤岛状。Y的添加量为1.0%时改性效果最佳,Mg₂Si相的平均尺寸由42.21 µm减小到8.15 µm,此时合金的力学性能最佳,硬度为135 HB,抗拉强度为147 MPa,屈服强度为76 MPa,伸长率为5.04％。在Y的添加量为1.5%的合金中发现白色块状的Mg-Si-Y化合物。Y元素能促进Mg₂Si相形核、抑制其各向异性生长,并在β-Mg₁₇Al₁₂相的生长前沿偏析形成过冷结构,抑制其生长。     

离心铸造Al-16wt%Si合金自生梯度复合材料

本文作者通过改变离心铸造的转速,获得了内层有较多初晶Si其余部分为共晶组织或初晶Si由外向内偏析的Al-16wt%Si合金自生梯度复合材料。分析了复合材料的形成过程,考察了复合材料的组织、硬度、耐磨性和物相结构。     

Si与Mg含量对离心铸造原位颗粒增强Al-xSi-yMg复合材料组织与耐磨性能的影响

采用离心铸造方法制备了不同Si、Mg含量的Al-xSi-yMg复合材料筒状铸件, 考察了不同成分铸件的宏观组织和微观组织, 并测试了不同成分铸件的耐磨性能, 分析并计算了Al-xSi-yMg合金中形成初晶颗粒的条件。结果表明: 除Al-15Si-5Mg外, 其他各成分铸件内侧均形成了含有初晶Si或Mg₂Si颗粒的增强层, 外侧为不含颗粒的非增强层。不同成分Al-xSi-yMg铸件中形成的初晶颗粒、颗粒增强层的相对厚度值(k)以及颗粒的体积分数各不相同。随着铸件内层初晶颗粒体积分数的逐渐增加, 材料的耐磨性能显著提高。计算结果表明, 当x≥12.8＋0.49y且y≥5时(15≤x≤30, y≤8), 合金中形成初晶Si、Mg₂Si两种颗粒; 当x<12.8＋0.49y且y≥5时, 合金中只形成初晶Mg₂Si颗粒; 当x≥12.8＋0.49y且y<5时, 合金中只形成初晶Si颗粒; 当x<12.8＋0.49y且y<5时, 合金中不形成初晶颗粒。     

镁基材料中Mg2Si相调控技术的研究进展

Mg₂Si相增强镁基材料具备低密度、高强度、高热稳定性、高耐磨性等优点,在航空航天、轨道交通等领域具备极大应用前景。研究表明,常规制备条件下Mg₂Si相组织粗大,有尖锐棱角,在受力过程中容易成为裂纹源而降低镁基材料的强韧性,因此需调控Mg₂Si相尺寸及分布。近年来,多种Mg₂Si相调控技术不断应用于镁基材料体系。在传统铸造方面主要通过变质处理或熔体处理调控Mg₂Si相形貌及尺寸,调控后初生Mg₂Si相由粗大枝晶状、鱼骨状转变为多面体状或颗粒状,共晶Mg₂Si相则由汉字状转变为细纤维状或短棒状,相尺寸也从数百微米被细化到数十微米。调控后的Mg₂Si相分布更加均匀,材料的强韧性也得到改善。此外,还可通过大塑性变形、快速凝固、粉末冶金等先进技术调控得到纳米级均匀弥散分布的Mg₂Si相增强镁基材料,材料性能也得到进一步提升。本文综述了Mg₂Si相形貌及分布、常规铸造过程的变质处...     

离心铸造过共晶Al-Si 合金自生表面复合材料

采用热模金属型工艺, 离心铸造过共晶Al-Si 合金, 获得了外层或外层和内层富集初晶Si, 其余部分为共晶组织构成的自生表面复合材料。分析了复合材料的形成过程, 考察了复合材料的组织、硬度和耐磨性。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金中Mg2Si颗粒形貌与分布

使用往复挤压细化Mg-4Al-2Si (AS42)合金组织,利用OM,SEM和TEM研究Mg2 Si颗粒形貌和分布特征.结果表明,铸态AS42合金中Mg2Si颗粒呈共晶汉字状和初生块状.共晶Mg2 Si经2道次往复挤压后全部破碎,且分布均匀.经6道次挤压后初生Mg2 Si颗粒全部破碎,细小的Mg2 Si颗粒已基本球化....     

离心铸造原位生成初生Ti（AlSi）2颗粒增强Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件的组织与性能

采用离心铸造方法制备了Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件,使用SEM,EDS及OM观察分析了复合材料中的微观组织,使用Image Tool测算了铸件中初生颗粒的体积分数,测试了复合材料的硬度及耐磨性能。结果表明:离心铸造Al-16Si-6Ti筒状零件沿半径方向形成了具有大量初生Ti(AlSi)2颗粒的外层增强层组织,无初生颗粒的铝基体中间层组织以及含有少量初生Si颗粒的内层组织。从外壁到内壁,铸件的硬度及初生颗粒的体积分数均呈现先由高到低,然后小幅上升的变化规律。铸件外层组织具有最好的耐磨性能。在离心场中,初生Ti(AlSi)2向铸件外侧偏移、聚集,形成了高体积分数的初晶Ti(AlSi)2颗粒增强铸件外层的Al基复合材料。     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

High strength Al–Zn–Mg–Cu–Ni–Si alloy with improved casting properties

Abstract

The casting properties of high strength Al-7Zn-7Mg-1Cu-3Ni-3Si(wt-%) alloy are described. Compared with common Al-Zn-Mg-Cu alloys, an improvement of casting properties has been achieved by adding elements (Ni, Mg, Si) that form eutectic phases, thus reducing the solidification interval of the alloy. A comparison of thermal cooling curves, castability and hot tearing tendency has been carried out for three alloys: Al-7Zn-2Mg-1Cu (structure consists mainly of solid solution), quasi-ternary eutectic alloy Al-7Zn-7Mg-1Cu-3Ni-3Si and the common casting alloy Al-10Si. In addition, the effect of melt protection against oxidation on castability has been evaluated. It is shown that the casting properties of the protected quasi-ternary eutectic alloy are significantly better than those of the common Al-7Zn-2Mg-1Cu alloy and that they achieve a level close to that of Al-10Si alloy.     

Ba对原位自生Mg_2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织与力学性能的影响

研究添加0.1%~2.0%Ba(质量分数,下同)对高Si原位自生Mg2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:随着Ba含量的增加,初生Mg2Si由树枝晶转变为多面体颗粒,其尺寸先减小后增大;汉字状共晶Mg2Si也先减少后增加;复合材料的力学性能显著改善。当Ba含量为1.0%时,其细化变质效果最好,合金的综合力学性能最佳,这是由于Ba的加入形成了大量细微的BaMg2Si2粒子可作为初生Mg2Si的异质形核核心,从而细化变质了Mg2Si;当Ba含量过高(1.0%),BaMg2Si2相聚集长大导致了过变质现象,力学性能下降。变质为细小多边形的Mg2Si颗粒减少了加载时应力集中与裂纹产生、扩展;其弥散分布阻碍了变形时位错运动,因此强化了复合材料。     

亚微米Al2O3P/Al-Mg-Si复合材料时效行为

为了研究亚微米级Al₂O₃颗粒对基体合金时效过程的影响规律,在 6061 铝合金基础上调整Mg、Si含量,采用压力浸渗法,制备了Al₂O₃体积分数为30%的亚微米级Al₂O_3P/Al-2.26Mg-0.63Si复合材料。通过硬度试验、SEM和TEM等手段,研究了复合材料及其基体合金的时效行为。结果表明,Al-2. 26Mg-0.63Si 合金的时效过程比较明显,随时效温度的提高峰时效时间提前,190℃时出现时效软化现象。亚微米Al₂O₃颗粒的加入强烈抑制复合材料的时效过程,时效曲线未出现明显时效峰。分析认为,由于大部分Mg 元素被消耗在界面形成MgAl₂O_4,且基体中位错稀少,不利于溶质原子扩散,因此复合材料中沉淀相在过时效阶段仍停留在GP区状态,没有充分长大,时效析出受到抑制。     

镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液扩散偶中Fe-Al反应层的影响

在热浸镀锌中,铁基表面Fe-Al化合物层的形成会影响镀层的生长和质量。将Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)和Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶在600℃下进行25min的固-液扩散实验,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液界面Fe-Al合金层形成的影响。结果表明,Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)固-液扩散偶反应层由FeAl3和Fe2Al5相层组成;随着Mg含量的增加,Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度呈现先增加后减少再增加的变化趋势,当镁含量为3%时反应层厚度最薄;Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)扩散偶中Fe-Al反应层的平均厚度比Fe/(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度大60μm,证明Si元素起到抑制Fe-Al反应层形成的作用。研究结果为解释Super Dyma合金镀层中不形成明显的Fe-Al抑制层提供了实验依据。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Aging and wear resistant characterization of al-5Mg-X(Si, Cu, Ti)/SiCp composites produced by pressureless infiltration method

The effects of SiC particle size and alloy elements such as Si, Cu and Ti on the response to aging treatment and wear resistance in Al-5Mg-X(Si,Cu,Ti)/SiCp composites fabricated by pressureless infiltration method have been investigated by hardness tester, scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and wear tester. The Al-5Mg-0.3Si-0.1Cu-0.1Ti/SiC_P composites had better wear resistance property among Al-5Mg-X(Si,Cu)/SiC_P composites. The wear resistance property of all the composites was enhanced after aging at 170°C for 8 hrs due to precipitates of '(Mg₂Si) phase. The wear resistance property of the composite as-fabricated with 50 m size of SiC particle is superior to that of the composite as-fabricated with 100 m SiC size of particle. In Al-5%Mg alloy aged at 170°C for 8 hrs, the frictional seizure appeared more than abrading speed of 1.90 m/s, but in Al-5Mg-(Si,Cu,Ti)/SiC_P composites aged at 170°C for 8 hrs, the frictional seizure was not found at abrading speed ranging from 0.5 m/s to 4.3 m/s.     

Influence of rotational speed during centrifugal casting on sliding wear behaviour of the Al-2Si alloy

The microstructures and dry sliding wear behaviour of an Al-2Si alloy cast centrifugally are studied. Results indicate that at optimum speed the cast has a microstructure consisting of uniformly distributed α-Al grains and fine eutectic silicon grains. The cast exhibited better wear resistance compared to the same cast prepared at different rpms. This paper attempts to investigate the influence of the microstructural changes in the Al-2Si alloy by varying the rotational speed of the mould and its combined action on the dry sliding wear behaviour.     

Influence of melt treatments and polished CVD diamond coated insert on cutting force and surface integrity in turning of Al-7Si and Al-7Si-2.5Cu cast alloys

The microstructures, machinability and surface characteristics of Al-7Si and Al-7Si-2.5Cu cast alloys were studied after various melt treatments like grain refinement and modification. The results indicate that combined grain refined and modified Al-7Si-2.5Cu cast alloys have microstructures consisting of uniformly distributed α-Al grains, eutectic Al-silicon and fine CuAl₂ particles in the interdendritic region. These alloys exhibited better machinability and surface characteristics in the cast condition compared with the same alloy subjected to only grain refinement or modification. Performances of the turning inserts (uncoated and polished CVD diamond coated) were evaluated in machining Al-7Si and Al-7Si-2.5Cu cast alloys under dry environment using a lathe. The polished CVD diamond coated insert outperformed the uncoated cutting insert which suffered from sizeable edge buildup leading to higher cutting force and poor surface finish. The polished CVD diamond coated insert shows a very small steady wear without flaking of the diamond film during cutting. This paper attempts to investigate the influence of grain refinement, modification and combined action of both on the microstructural changes in the Al-7Si and Al-7Si-2.5Cu cast alloys and their machinability and surface finish when different turning inserts are used.