超声波导入时初始温度对铝-硅合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20％Si合金进行处理,控制Al-20％Si合金熔体温度在620～680℃,研究合金组织随超声波导入时熔体初始温度的变化规律。实验表明,随着导入超声波时熔体温度的升高,初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的颗粒状,超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时,初晶硅的组织细小、圆整度高、分布均匀。     

超声波处理对过共晶Al-20%Si合金组织的影响

采用高能超声波对Al-20%Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20%Si合金微观组织形貌的影响.控制Al-20%Si合金熔体温度在620～680℃之间时,研究合金凝固组织随熔体温度和超声波处理参数的变化规律.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大和处理时间的延长,Al-20%Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒;超声波处理熔体的温度控制在660℃左右时.可以获得最佳的效果,初晶硅的尺寸细小、圆整度高、分布均匀.     

超声驻波作用下Al-20%Si合金的微观组织演变

采用超声驻波处理Al-20%Si合金熔体,研究不同超声驻波处理功率下Al-20%Si合金的微观组织演变,探讨超声驻波对Al-20%Si合金凝固过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声驻波能抑制初晶硅的析出,但声辐射力的作用使已析出的初晶硅偏聚长大;超声驻波处理能实现共晶硅"片状.纤维状"明显的形态转变,凝固后共晶硅转变为频繁分支细小的纤维状;超声功率越大,共晶硅"片状.纤维状"的形态转变越明显;超声驻波可以用于亚共晶Al-Si合金的变质处理中。     

超声振动对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响

研究了超声振动工艺参数对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响.结果表明,Zn-55Al-1.6Si合金熔体经过超声振动处理后,凝固组织发生了显著变化.随着超声功率增大,初生α相由粗大的树枝晶变为细小圆整的蔷薇状;超声功率增至200 W后,继续增大施振功率,细化效果没有明显变化.在超声功率一定的条件下,施振温度区间对凝固组织也有影响.当超声终止温度在液相线以下时,初生α相变为各向同性的蔷薇状及近球状,且超声终止温度越低,组织越细小圆整.施振功率为200 W左右、施振温度区间为620～540℃时,是较为理想的超声细化处理工艺,此时粗大的枝晶状α-Al骨架变为细小球状.     

熔体温度对超声处理Mg-Zn-Er合金组织和性能的影响

采用高强超声熔体处理法制备Mg-Zn-Er合金,研究了导入超声时熔体温度对合金铸态显微组织和性能的影响。结果表明,在超声处理时间和超声输出功率分别为100s和600W时,随着导入超声时熔体温度的提高,合金的铸态显微组织由粗大的枝晶转变为细小均匀圆整的晶粒,并得到最佳的导入超声熔体温度为718℃。在此温度下导入超声时,制得的Mg-5Zn-2Er合金晶粒最细小圆整、粒径分布最均匀,其室温抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为199.6MPa和11.6%,而合金的高温抗拉强度则为最小值。     

超声场作用下Mg-3Ca合金除气及细化的工艺研究

对Mg-3Ca合金熔体进行超声处理来研究超声功率、施振时间和施振温度对合金除气及凝固组织的影响。结果表明,采用超声波处理技术,可以有效去除Mg-3Ca合金熔体中的气体,从而提高铸锭的致密度。超声除气效果与施振功率、处理时间及处理温度密切相关。当施振功率过小、处理时间过短或过长及处理温度过高或过低均不会有良好的除气效果。熔体处理温度为:700℃,超声功率为150W,处理时间为120s时除气效果最好,除气率可达53.8%。另外,超声波在去除熔体中气体的同时,也使得铸锭的凝固组织变得细小、均匀。粗大的树枝晶不利于气泡的上浮和熔体补缩;而均匀、细小的等轴晶则有利于这一点。     

热扩散处理对Al-24%Si合金中初晶硅形态的影响

采用低于Al-Si合金共晶点温度(577℃)加热保温处理,研究过共晶Al-24%Si合金在不同的加热扩散温度和保温时间下初晶硅形态的演变.结果表明:加热扩散温度为550℃,保温时间分别为3、6、9和12 h时,随保温时间的延长,粗大块状或花瓣星状的初晶硅趋于向近球状转变,且尺寸随保温时间的延长而变得细小;当保温时间为9 h,加热扩散温度为450、510、530和550℃时,随加热扩散温度的升高,初晶硅的尺寸越细小,圆整度提高,通过选择合适的加热扩散温度和保温时间进行处理可以起到使初晶硅球化和细化的效果,从而提高合金的力学性能.     

高能超声对Al-20Si合金组织和力学性能的影响

采用高能超声波对Al-20Si合金进行熔体处理,研究超声波处理对Al-20Si合金微观组织形貌及其力学性能的影响。结果表明,在660℃温度下,对Al-20Si合金熔体进行高能超声波处理,可以使Al-20Si合金的初晶硅形貌由粗大的板片状逐渐变成细小的球状颗粒,圆整度高,分布均匀,并且使其抗拉强度和伸长率提高。通过对合金拉伸断口形貌的观察,发现在经过超声处理的Al-20Si合金断口上有较多的撕裂带和韧窝,表现为脆性断裂和韧性断裂的混合型断口。     

超声场作用下Mg-4Al-1Si合金凝固组织

采用自行研制的镁合金熔体超声处理装置对Mg-4Al-1Si合金熔体进行处理,研究超声处理功率、超声处理时间和超声处理温度对其凝固组织及相形貌的影响。结果表明:超声处理可以显著细化Mg-4Al-1Si合金的凝固组织,适当提高超声功率和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。650℃Mg-4Al-1Si合金熔体经270W超声处理50s可以取得较好的细化效果,平均晶粒尺寸为107μm,为未经超声处理合金晶粒尺寸(383μm)的28%。另外,经超声处理的Mg-4Al-1Si合金中Mg2Si相由未经超声处理时的粗大汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。     

机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究

采用向铝熔体中搅拌加入硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌工艺参数对制备的合金微观组织的影响.结果表明,控制搅拌温度为700～720 ℃时,能够得到硅颗粒尺寸细小、均匀分布、与基体结合良好的高硅铝合金.对添加硅颗粒制备的Al-Si合金,在590～680 ℃不同的温度下进行等温处理,在590 ℃下保温30 min,能够使合金显微组织中的Si相明显细化,形状得到改善;随着保温温度的进一步升高,Si相变的粗大.     

超声波搅拌法制备半固态铝——铜合金的研究

采用高能超声波搅拌法的方法对Al-5%Cu合金进行处理,制备半固态Al-5%Cu合金,重点研究了高能超声波处理熔体的温度、处理时间以及超声波的输出功率等重要参数对半固态Al-5%Cu合金组织形貌的演变过程的影响。实验结果表明:当铝合金熔体温度在610℃～660℃之间时,随着开始导入超声波时熔体温度的升高,铝合金的初生晶粒形貌逐渐演变成细小的球状颗粒;当控制熔体为660℃的时,随着导入超声波输出功率的增大和搅拌时间的延长,Al-5%Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒。     

电脉冲对Al-12.5%Si合金的孕育变质效应

研究了Al-12.5％Si合金液存在较大过热度的情况下，电脉冲处理对其凝固组织中初晶相和共晶相的影响。研究发现，经电脉冲处理后的共晶Al-Si合金凝固组织中出现了过共晶组织中才应出现的初晶硅，α-Al枝晶长度变短；差示扫描量热法（DSC）曲线发生变化，电脉冲处理后有明显的初晶硅析出拐点，并且过冷度减小。理论分析表明，电脉冲处理促进了铝硅合金液中Si相的形核与长大，对Al-Si熔体的液态结构产生了影响，从而使其凝固过程和凝固组织发生变化。     

激光功率对激光沉积Al-40%Si合金组织和性能的影响

采用激光沉积法制备了Al-40%Si合金。利用光学显微镜以及Image J金相分析软件,对过共晶Al-Si合金的组织进行了观察。采用维氏显微硬度计测量了合金的显微硬度,研究了激光功率对Al-40%Si合金组织和性能的影响。结果表明:相比铸造Al-Si合金,激光沉积Al-Si合金的初晶硅尺寸和形状得到了明显改善,粗大的长条块状初晶Si转变为细小颗粒状并均匀分布在基体α-Al中。随着激光功率的增大,初晶Si尺寸先减小后增大,显微硬度具有最大值,当激光功率为1000 W时,初晶Si尺寸最小,约为5μm,显微硬度达到最高值168.21 HV。     

超声波搅拌法制备半固态Al-5Cu合金

采用超声波搅拌法制备半固态Al-5Cu合金,研究了超声波导入时熔体的温度、搅拌时间和超声波输出功率3个重要参数对获得半固态Al-5Cu合金组织形貌的影响.结果表明,在熔体处于610～660 ℃之间导入超声波,随着熔体温度的升高,合金初生晶粒逐渐趋于细小的球状颗粒;当熔体为660 ℃时,随着导入超声波输出功率的增大、搅拌时间的延长,Al-5Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒.     

高强超声对Mg-Zn-Er合金显微组织和性能的影响

采用高强超声熔体处理法制备Mg-Zn-Er合金,研究了超声处理时间和超声输出功率对镁合金铸态显微组织和性能的影响.研究结果表明,随超声处理时间的延长或超声输出功率的增大,合金的铸态显微组织由粗大的枝晶转变为细小均匀圆整的晶粒,当处理时间或输出功率达到一定值后再延长处理时间或增大输出功率,组织有粗化的趋势.合金凝固组织中产生了沿晶界不连续分布的析出相和大量均匀弥散分布于合金基体中的析出相微粒.当熔体温度、超声处理时间和超声输出功率分别为718℃、100 s和600W时,制得的Mg-5Zn-2Er合金晶粒细小均匀圆整,其室温抗拉强度和伸长率分别为199.6MPa和11.6%.     

初晶硅的遗传特性及其溶解动力学

将Al-21%Si(质量分数)合金在750~1 200℃分别重熔保温20、40、60、80、100和120 min后铜模快冷及重熔保温120 min后空冷,采用光学显微镜观察分析合金中初晶硅形态与尺寸的变化,对Al-21%Si合金中的初晶硅的溶解动力学进行分析。结果表明:过热温度越高,初晶硅尺寸越细小。在铜模快凝条件下,在750和850℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸的影响较大;在950~1 200℃重熔时,保温时间对初晶硅颗粒尺寸基本没有影响。当合金空冷时,即使过热温度足够高也不能获得细小的初晶硅组织,较高的过热温度和较快的冷却速度有利于消除过共晶铝硅合金中粗大初晶硅的遗传现象和获得细小的初晶硅。短时重熔实验和溶解动力学分析表明,当合金在1 200℃重熔并保温7~10 min后就可以使Al-21%Si合金中的初晶硅基本溶解。当重熔温度为950℃时,需要保温1.4~1.7 h才能使初晶硅得到溶解。     

超声熔体处理Al-7%Si合金坯料的半固态铸造

由于从循环利用的废料中不断累积增加Fe元素等杂质元素,所以铸造铝合金零部件高性能的要求往往很难实现。要求合金中粗大板条状的含铁化合物β-Al5FeSi在不使用变质剂和昂贵的纯铝锭条件下转变成无害的形貌结构。在凝固过程中通过利用超声振动来检测分析其对具有不同铁含量的Al-7%Si合金坯料的显微组织的变质效果。在感应加热至半固态温度583℃后,立即对超声熔体处理的坯料进行触变铸造,然后对触变铸造的铸件进行微观组织和拉伸性能检测分析。在触变铸造时,要求球形的初生α-Al相充填合金组织中的微小孔洞中,以便首先确定在坯料中通过超声熔体处理使合金显微组织产生变质效果。在605~630℃温度范围内进行超声熔体处理时,初生α-Al相从树枝状晶转变为细小的圆球形形貌。与未进行超声熔体处理的坯料相比,坯料超声熔体处理后合金中的粗大板条状β-Al5FeSi化合物相变得明显细小。升至583℃后进行半固态铸造不会明显改变β-Al5FeSi化合物的尺寸大小,可是却会使初生α-Al相的形貌变得更圆整,这有利于触变铸造。经预先加热的坯料进行触变铸造后,由于低的铸造温度,产生了快速凝固效果,使得合金中的共晶硅层片变得特别细小。在对超声熔体处理的坯料进行触变铸造时,具有不同铁含量的触变试样的抗拉强度变化并不大,即使合金含铁量达到2%。然而,用未处理的Al-7%Si-2%Fe合金坯料进行触变铸造时,其强度较差,仅为80 MPa,而用超声熔体处理的同种合金坯料,其抗拉强度达180 MPa。用超声熔体处理的不同含铁量的Al-7%Si合金坯料进行触变铸造时,其伸长率也提高了约一倍,例如触变铸造超声熔体处理的Al-7%Si-0.5%Fe合金坯料时,试样的伸长率为11%,而未进行超声熔体处理的同种合金触变铸造试件,其伸长率只有5%。     

熔体混合处理对ZA27合金组织和性能的影响

采用正交试验设计方法研究了熔体混合处理对ZA27合金组织与性能的影响.结果表明熔体混合处理能够明显提高ZA27合金力学性能,细化合金铸态组织.当高温熔体温度为720℃,低温熔体温度为500℃时,ZA27合金综合力学性能最好,可使ZA27合金中的α相由粗大树枝状变为细小花瓣状结构.处理后的合金硬度为HB 122.5,比未处理的提高10.7％;冲击韧性为18.5 J/cm2,比未处理的提高63.5％.     

硅相形态及含量对Al-Si合金线膨胀系数的影响

利用金相显微镜、DIL402C高温膨胀仪等对Al-Si合金的线膨胀进行了研究。结果表明：对于Al-Si合金,硅含量越高,其线膨胀系数越小,随温度变化幅度减小;随着温度升高,磷变质比锶变质的线膨胀系数变化幅度小,合金更加稳定;此外,T6热处理也显著降低Al-Si合金的线膨胀系数。通过对合金线膨胀系数和微观组织的对比观察发现：硅相的形态和体积分数对Al-Si合金的线膨胀系数产生重要影响。初晶硅体积分数的增加和初晶硅的析出能够显著降低Al-Si合金的线膨胀系数,共晶硅的形态对合金线膨胀系数也有一定的影响,共晶硅为短棒状、颗粒状时（尤其经热处理后）,合金的线膨胀系数也显著降低。     

施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金微观组织及力学性能的影响

通过金相、扫描电镜、力学性能测试等技术考察了施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金初生相组织、共晶硅形貌及力学性能的影响。结果表明,施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金的微观组织和力学性能影响显著。适当升高超声施振温度,初生相组织得到明显细化,最佳超声施振温度为720℃,合金初生相由部分树枝晶或蔷薇状晶变成细小的等轴晶,共晶硅形貌也发生了由粗大的针片状向纤维状的转变;同时合金的抗拉强度和延伸率达到最大值,分别为326.96 MPa和5.57%,较超声重力铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高14.49%和22.15%,较真空差压铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高6.33%和8.16%。