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Sb、Ca、Er对Al-8Si-0.6Mg合金显微组织和性能的影响

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Sb、Ca、Er对Al-8Si-0.6Mg合金显微组织和性能的影响

作者：王一浩中南大学

学位级别：硕士

亚共晶Al-Si合金以其优良的性能和低廉的成本在民用领域得到了广泛的应用。随着近年来该材料在通讯基站壳体上的运用,对材料的性能也提出了更高的要求。传统Al-Si合金中粗大的板片状共晶Si会严重损害合金性能,往往需要通过添加变质元素... 详细信息

亚共晶Al-Si合金以其优良的性能和低廉的成本在民用领域得到了广泛的应用。随着近年来该材料在通讯基站壳体上的运用,对材料的性能也提出了更高的要求。传统Al-Si合金中粗大的板片状共晶Si会严重损害合金性能,往往需要通过添加变质元素,可以有效改善Si粒子形貌,然而目前最常用变质元素Sr存在易烧损、易吸气、易与细化剂反应等不足。本文以Al-8Si-0.6Mg为基础合金,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段,分别探究变质元素Sb、Ca、Er对合金微观组织和性能的影响并阐述了微观组织与宏观性能的对应关系。主要研究结果为:(1)揭示了Sb元素对Al-8Si-0.6Mg合金中共晶Si的影响规律。Sb元素对共晶Si的变质效果随凝固速度增加而增强,在石墨模具、铁模、铜模三种冷速下,分别在Sb元素添加量为0.6wt.%、0.4wt.%和0.2wt.%时达到最佳变质效果。经Sb元素变质的合金结合固溶处理,可进一步实现Si粒子球化。固溶过程中,Si粒子演化机制由颈缩断裂,聚结融合,球化和粗化构成。(2)探明了Sb变质元素和固溶处理时Al-8Si-0.6Mg合金导电性能和力学性能的关系。Sb变质和固溶处理导致的Si粒子球化,显著降低了合金的电阻率,提高了合金的力学性能。Sb添加量为0.4wt.%的合金经8h固溶处理后可实现电阻率和力学性能的最佳理想匹配。(3)揭示了Ca元素对Al-8Si-0.6Mg合金显微组织的影响规律。Ca元素的添加可显著变质共晶Si,细化二次枝晶臂间距,但会引起孔隙率的增加。Ca含量为0.3wt.%,对共晶Si的变质效果最佳。Ca含量为0.1wt.%时,对二次枝晶比间距细化效果最佳。(4)探明了Ca元素对Al-8Si-0.6Mg合金电导率和力学性能的影响规律。随着Ca含量的增加,合金的电导率及力学性能均先升高后降低。当Ca含量为0.03wt.%时,铸态合金的电导率由基础合金的34.76%IACS提升至37.67%。当Ca含量为0.1wt.%时,合金的抗拉强度和伸长率达到最佳,分别为204.3MPa和4.45%,合金的断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。(5)揭示了Er元素对Al-8Si-0.6Mg合金显微组织的影响规律。Er元素的添加可细化α-Al晶粒,促进针状共晶Si向纤维状转变,改变富铁相的析出类型。当Er的添加量为1wt.%时,α-Al细化效果最佳;当Er添加量为0.6wt.%时,对共晶Si的变质效果最佳;当Er添加量为0.4wt.%时,析出π-AlMgFe Si相。(6)探明了Er元素对Al-8Si-0.6Mg合金电导率和力学性能的影响规律。随着Er添加量的增加,合金的电导率和力学性能先升高后降低,当Er含量为0.4wt.%时,合金的电导率、铸态强度和伸长率分别为35.98%IACS、177.1MPa和4.7%。

关键词： Al-Si合金变质剂显微组织力学性能电导率

Al-5Ti-1B-4Sr中间合金对Al-8Si合金同时细化和变质效果

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稀有金属 2017年第10期41卷 1082-1086页

作者：王宝山冯义成郭育阳王丽萍郭二军姜文勇哈尔滨理工大学工程训练中心黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

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-5... 详细信息

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。

关键词：细化剂变质剂中间合金亚共晶铝硅合金

变质剂对高硅铝合金标准样品组织均匀性的影响

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材料工程 2010年第5期38卷 92-95,100页

作者：赵亮王敬丰朱学纯郝晓东钟民潘复生重庆大学材料科学与工程学院重庆400030 西南铝业(集团)有限责任公司重庆401326

采用金相观察和X射线衍射分析方法研究了Al-Sr,Al-P,Cu-P三种变质剂对高硅(22%,质量分数)铝合金标准样品组织均匀性的影响。结果表明:未添加变质剂的标准样品中初晶硅呈粗大板片状,且局部聚集成团,组织均匀性差;添加了Al-Sr变质剂后初... 详细信息

采用金相观察和X射线衍射分析方法研究了Al-Sr,Al-P,Cu-P三种变质剂对高硅(22%,质量分数)铝合金标准样品组织均匀性的影响。结果表明:未添加变质剂的标准样品中初晶硅呈粗大板片状,且局部聚集成团,组织均匀性差;添加了Al-Sr变质剂后初晶硅得到了一定的细化,但共晶硅高度分枝,组织分布仍不够均匀;添加Al-P和Cu-P变质剂后,标准样品中出现了新相AlP,使得初晶硅由板片状变成了细小的多边形颗粒,且弥散分布于整个基体中,同时共晶硅析出明显减少,而初晶硅数量增多,标准样品的组织均匀性好。另外对比发现,添加Cu-P变质剂后的改善效果最为显著,组织均匀性最好,且其成分均匀性通过传统的极差法检测也完全符合标准样品的要求。本工作从组织均匀性上为高硅铝合金标准样品的制备提供了新的判据和参考。

关键词：变质剂组织均匀性初晶硅共晶硅高硅铝合金标准样品

钙镁复合变质剂对冷轧高强钢组织遗传性及塑性影响

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钢铁钒钛 2021年第1期42卷 119-125页

作者：李媛媛甄维静李永亮闫志杰唐山科技职业技术学院河北唐山063001 河钢唐钢技术中心河北唐山063016 中北大学材料科学与工程学院山西太原030051

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等设备研究了Ca-Mg复合变质剂对冷轧超高强钢铸坯中TiN粒子析出的影响机制,并对显微组织在各工序的遗传性及塑性改善进行了系统对比。结果发现:添加变质剂以后,铸坯中TiN第二... 详细信息

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等设备研究了Ca-Mg复合变质剂对冷轧超高强钢铸坯中TiN粒子析出的影响机制,并对显微组织在各工序的遗传性及塑性改善进行了系统对比。结果发现:添加变质剂以后,铸坯中TiN第二相粒子尺寸明显变小,数量增多,分布更弥散;添加改质剂后钢坯、热轧钢板中沿晶界铁素体减少,冷轧退火后显微组织变细;与未添加变质剂试验钢比,屈服强度和屈强比提高,材料折弯、扩孔率得到改善。变质剂的添加改变了钢液中TiN形核机制。弥散的TiN可以细化铸态组织,并通过遗传效应对热轧、冷轧连退组织产生影响,改善力学性能和成型性能。

关键词：高强钢 TiN 变质剂显微组织力学性能成型性能

Mg-10Y中间合金在AZ31镁合金中的结构遗传效果研究(英文)

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稀有金属材料与工程 2013年第10期42卷 2009-2013页

作者：魏国兵彭晓东李俊辰谢卫东魏群义重庆大学重庆400044

不同制备方法而具有相同组织的Mg-10Y中间合金具有明显不同的变质效果和遗传效应。结果表明:常规铸态、挤压态、热处理态和快速凝固态Mg-10Y中间合金组织和晶粒尺寸存在差异。Mg-10Y中间合金作为变质剂加入到AZ31中具有明显的细化效果... 详细信息

不同制备方法而具有相同组织的Mg-10Y中间合金具有明显不同的变质效果和遗传效应。结果表明:常规铸态、挤压态、热处理态和快速凝固态Mg-10Y中间合金组织和晶粒尺寸存在差异。Mg-10Y中间合金作为变质剂加入到AZ31中具有明显的细化效果。最终镁合金组织均由α-Mg,Mg17Al12,Al2Y和Al3Y相组成。添加挤压态Mg-10Y中间合金的AZ31镁合金机械性能达到最优,抗拉强度和延伸率分别为199.3 MPa和9.2%。Mg-10Y中间合金与所对应的镁合金存在相似的组织形态,这种结构和机械性能的相关性与Mg-10Y中间合金的结构遗传有关。

关键词： Mg-10Y中间合金晶粒细化 AZ31镁合金结构遗传变质剂

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耐磨高铬铸铁变质剂的研究

铸造工程 2022年第1期46卷 52-57页

作者：姜利坤李银玲石海川齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所山东济南250013 山东山水重工有限公司山东济南250306

研究了在未预处理和预处理两种情况下,自制复合多元变质剂对耐磨高铬铸铁组织和力学性能的影响。结果表明:变质剂对未预处理的高铬铸铁的组织和力学性能影响不明显,对高铬铸铁碳化物形态有明显的改善;经过变质处理后,碳化物大部分为近... 详细信息

研究了在未预处理和预处理两种情况下,自制复合多元变质剂对耐磨高铬铸铁组织和力学性能的影响。结果表明:变质剂对未预处理的高铬铸铁的组织和力学性能影响不明显,对高铬铸铁碳化物形态有明显的改善;经过变质处理后,碳化物大部分为近似球状(六角形)。变质剂对经过预处理的高铬铸铁的组织和力学性能有不同程度的提高,晶粒细化明显,碳化物形态也有很好的改善。

关键词：高铬铸铁预处理变质剂金相组织力学性能

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不同变质剂对4032铝合金变质效果的影响

中南大学学报（自然科学版） 2011年第2期42卷 361-367页

作者：赵延阔李红英王晓峰刘蛟蛟武岳巫荣海张浩伟中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学航空航天学院湖南长沙410083

研究Sr与不同变质剂复合添加对4032铝合金组织及性能的影响。通过组织观察、扫描电镜观察、能谱分析和力学性能测试发现:在几种不同的变质体系中,Sr与Na盐复合变质后的组织和性能最好;Sr+其他元素复合变质的针孔率低于Sr单独变质处理的... 详细信息

研究Sr与不同变质剂复合添加对4032铝合金组织及性能的影响。通过组织观察、扫描电镜观察、能谱分析和力学性能测试发现:在几种不同的变质体系中,Sr与Na盐复合变质后的组织和性能最好;Sr+其他元素复合变质的针孔率低于Sr单独变质处理的针孔率,其中以Sr+Na盐变质的针孔率最低;共晶型铝硅合金添加Sr和Na变质组织呈亚共晶状态,而经P变质后组织呈过共晶状态。

关键词： 4032铝合金变质剂微观组织共晶硅初晶硅

Sr对4343/3003/4343铝合金复合板组织与力学性能的影响

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热加工工艺 2018年第24期47卷 105-108页

作者：刘莹莫肇月莫灼强朱玉涛邓松云广西南南铝加工有限公司广西南宁530031 广西铝合金材料与加工重点实验室广西南宁530031

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了变质剂Sr对4343/3003/4343铝合金复合板组织和力学性能的影响。结果表明:添加变质剂Sr后,4343铝合金的共晶硅和粗晶硅明显细化。当Sr含量增加到0.04wt%时,Si颗粒细小,分布弥散,块状共晶Si完... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了变质剂Sr对4343/3003/4343铝合金复合板组织和力学性能的影响。结果表明:添加变质剂Sr后,4343铝合金的共晶硅和粗晶硅明显细化。当Sr含量增加到0.04wt%时,Si颗粒细小,分布弥散,块状共晶Si完全变为细纤维状,变质完全。随着变质剂Sr添加量增加,复合板的抗拉强度和屈服强度先增加后降低,而其伸长率则相反,当Sr添加量为0.04wt%时,力学性能最好。Sr也影响铝合金复合板钎焊时Si元素的扩散,当Sr含量为0.04wt%时,4343铝合金包覆层的Si元素向芯材的扩散深度最小。

关键词：变质剂铝合金复合板组织力学性能

变质和铸造工艺对Al-20Si合金初生Si组织的影响

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特种铸造及有色合金 2015年第12期35卷 1325-1328页

作者：宋成俊庄凌志徐跃颜银标葛良琦海军驻沈阳弹药专业军事代表室南京理工大学材料科学与工程学院

研究了铸造工艺和变质处理对Al-20Si合金中初生Si组织的影响。利用光学显微镜以及Image Pro金相分析软件,对经过不同铸造工艺和变质处理的过共晶Al-Si合金组织进行了观察、分析和计算。结果表明,控制浇注温度、铸型温度以及变质剂加入... 详细信息

研究了铸造工艺和变质处理对Al-20Si合金中初生Si组织的影响。利用光学显微镜以及Image Pro金相分析软件,对经过不同铸造工艺和变质处理的过共晶Al-Si合金组织进行了观察、分析和计算。结果表明,控制浇注温度、铸型温度以及变质剂加入量可细化初生Si颗粒,且变质剂细化初生Si颗粒的效果远大于浇注温度、铸型温度;当浇注温度为760℃或铸型温度为200℃时,凝固组织中的初生Si颗粒尺寸小于90μm,而磷盐变质剂加入量为0.8%或Cu-14P中间合金加入量为0.4%时,初生Si颗粒尺寸小于20μm。

关键词：过共晶Al-Si合金铸造工艺变质剂