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铸造技术 2024年第5期45卷 403-410页

作者：杨翠翠范玉虎王帅余申卫贡诗睿岳锦岩何一诺吕思雨张国宇刘志伟董其娟魏作山西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 中国船舶集团有限公司第十二研究所陕西兴平713102 长安望江工业集团有限责任公司重庆401120 山东省先进铝基材料与技术重点实验室滨州魏桥国科高等技术研究院山东滨州256606

Al-Bi偏晶合金熔体冷却过程中由均一的液相经液-液相转变为两互不混溶的液相,在常规重力铸造条件下极易形成宏观偏析严重的凝固组织,极大限制其工业应用,因此有必要对Al-Bi偏晶合金凝固组织进行有效调控(细化和均匀化)。近年来,研究者... 详细信息

Al-Bi偏晶合金熔体冷却过程中由均一的液相经液-液相转变为两互不混溶的液相,在常规重力铸造条件下极易形成宏观偏析严重的凝固组织,极大限制其工业应用,因此有必要对Al-Bi偏晶合金凝固组织进行有效调控(细化和均匀化)。近年来,研究者对如何改善Al-Bi等偏晶合金偏析组织开展了大量研究,如快速凝固、施加外场和添加第三组元等,其中添加第三组元最有可能实现其低成本/规模化制备。基于此,本文主要综述了Al-Bi偏晶合金添加第三组元(合金元素、Al-(Ti)-(B)体系、陶瓷颗粒)的相关研究进展,其中添加含陶瓷颗粒的第三组元能够有效细化和均匀化富Bi相,获得弥散型Al-Bi基偏晶合金,该研究对于实现其大规模工业应用具有重大意义。

关键词： Al-Bi偏晶合金液-液相分离第三组元凝固组织调控组织细化组织均匀化

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高频电脉冲调控铸造铝合金凝固组织及摩擦磨损性能

高频电脉冲调控铸造铝合金凝固组织及摩擦磨损性能

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作者：周一帆太原科技大学

学位级别：硕士

铸造铝合金中α-Al以及共晶Si的形貌和尺寸对其微观组织及其性能极为重要。电脉冲处理做为一种改善金属凝固组织的新技术,可以通过调控合金的微观组织从而提高相关性能。本文采用脉冲电流输出设备,针对Al-9Si二元合金施加不同高频脉冲... 详细信息

铸造铝合金中α-Al以及共晶Si的形貌和尺寸对其微观组织及其性能极为重要。电脉冲处理做为一种改善金属凝固组织的新技术,可以通过调控合金的微观组织从而提高相关性能。本文采用脉冲电流输出设备,针对Al-9Si二元合金施加不同高频脉冲电流参数,研究高频电脉冲对亚共晶Al-Si合金微观组织的影响规律和调控机制,揭示电脉冲对Al-9Si二元合金微观组织细化及形貌优化机制;研究电脉冲参数对Al-9Si二元合金的摩擦磨损性能的影响,揭示电脉冲调控Al-9Si二元合金性能的强化机制。论文主要结论如下:(1)通过改变高频电脉冲参数,这样能够达到对亚共晶Al-9Si合金微观组织的调节。增大电脉冲的脉冲电压及脉冲频率可以使得α-Al相大多变成圆球状,也有不少等轴晶产生,平均尺寸由38μm转变为15.2μm左右;共晶组织呈均匀弥散分布,细化效果显著且分布更均匀。而随着脉宽的减小,微观组织得到细化。(2)脉冲电压为150 V,脉冲频率为1000 Hz,脉宽为5 ms时,合金凝固组织的细化效果最佳,α-Al由枝晶变成球状,边角的钝化作用明显,排列变得很规整有序;α-Al中Si的固溶度达到了最高2.05%;共晶Si在α-Al之间的分布更加分散均匀,晶粒呈细长针状且具有方向性。(3)结果表明,凝固过程中施加高频电脉冲,会在金属熔体内不同位置产生不同的收缩力,这就使得熔体中的不同部位的流动能力也不同,流动能力的差异又会引起梯度生成,内部的剪应力自然而然的出现,会把完整的树枝状晶体冲垮打碎,重新游离到合金熔体中,成为新的晶核,这样就能细化晶粒的效果。(4)摩擦磨损试验中,合金的平均摩擦系数随着电脉冲的脉冲电压和脉冲频率的增大而显著减小;随着脉宽的增大而显著增大。在未变质合金的平均摩擦系数为0.485,当脉冲电压为150 V时达到最小值0.281,平均摩擦系数减小了42.1%;当脉冲频率为1 000Hz时达到最小值0.302,平均摩擦系数减小了37.7%;当脉宽为5 ms时同样达到最小值0.213,平均摩擦系数减小了56.1%。(5)合金显微维氏硬度随着电脉冲的脉冲电压和脉冲频率的增大而显著提升;随着脉宽的增大而显著减小。在未变质合金的显微维氏硬度为49.94 HV,当脉冲电压为210 V时达到最大值53.8 HV;当脉冲频率为1000 Hz时达到最大值54.13 HV;当脉宽为5 ms时同样达到最大值57.48 HV。综上所述,当脉冲电压为150V,脉冲频率为1000 Hz,脉宽为5 ms时,亚共晶铝硅合金的综合力学性能达到最佳。

关键词：高频脉冲铸造铝合金凝固组织调控摩擦磨损

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