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变质处理及合金化对铸态铝硅合金组织和力学性能的影响

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热加工工艺 2023年

作者：范晓明徐连友罗世旭马琳霞武汉理工大学材料科学与工程学院

首先，在试验室金属型铸造工艺条件下，通过L9(33)正交试验研究了Sr变质的Al-xSi-yFe-zMg-0.2Mn(x=6,9,12;y=0.65,0.9,1.15;z=0.2,0.4,0.6;wt%)合金的力学性能，得到初步的优化成分；然后利用混合稀土RE对其进行复合变质处理，探讨了不... 详细信息

首先，在试验室金属型铸造工艺条件下，通过L9(33)正交试验研究了Sr变质的Al-xSi-yFe-zMg-0.2Mn(x=6,9,12;y=0.65,0.9,1.15;z=0.2,0.4,0.6;wt%)合金的力学性能，得到初步的优化成分；然后利用混合稀土RE对其进行复合变质处理，探讨了不同含量RE(0.05%、0.15%、0.30%、0.50%)对初步优化成分铝硅合金的组织与力学性能的影响；最后，根据实测成分，并结合实际转动环铸件的综合力学性能与生产工艺要求，得出了一种合金成分，并研究了其在压铸生产条件下的组织、力学性能和实际应用。结果表明：新型铝硅合金Al-9Si-0.7Fe-0.3RE-0.2Mg-0.2Mn在压铸条件下的铸态抗拉强度、伸长率、硬度分别为258MPa、4.3%、65.2HBW，可以满足转动环压铸件的综合力学性能要求。

关键词：铝硅合金混合稀土变质处理显微组织力学性能

变质处理对挤压态Al-20Mg_(2)Si-4.5Cu合金初生及共晶Mg_(2)Si变质形貌的影响机制

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精密成形工程 2023年第10期15卷 31-37页

作者：李超陈思宇杨昊坤王珵吉林大学材料科学与工程学院长春130025 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052

目的研究微量元素复合变质下挤压态Al-20Mg_(2)Si-4.5Cu合金初生Mg_(2)Si和共晶Mg_(2)Si的形貌演化规律,揭示Mg_(2)Si相的变质和球化机制。方法采用形貌调控元素Be和异质形核元素Sb协同变质调控初生及共晶Mg_(2)Si相的形貌,然后结合挤... 详细信息

目的研究微量元素复合变质下挤压态Al-20Mg_(2)Si-4.5Cu合金初生Mg_(2)Si和共晶Mg_(2)Si的形貌演化规律,揭示Mg_(2)Si相的变质和球化机制。方法采用形貌调控元素Be和异质形核元素Sb协同变质调控初生及共晶Mg_(2)Si相的形貌,然后结合挤压工艺对初生及共晶Mg_(2)Si形貌进行进一步调控。结果经0.5%(质量分数)Be-Sb复合变质与挤压工艺处理后,初生Mg_(2)Si转变为近球形,尺寸约为10μm,共晶Mg_(2)Si转变约1μm的球形。结论挤压变形可以使Be-Sb复合变质后的合金中的初生及共晶Mg_(2)Si相发生明显球化。其中,Sb元素生成的Mg_(3)Sb_(2)相作为初生Mg_(2)Si的异质核心,有效细化了初生Mg_(2)Si相;Be元素选择性吸附在初生Mg_(2)Si及共晶Mg_(2)Si的择优生长晶面上。

关键词：铝合金变质处理形貌控制非均质成核挤压

变质处理CMT电弧增材制造Al-Mg合金的组织与性能

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变质处理CMT电弧增材制造Al-Mg合金的组织与性能

作者：王祺星内蒙古工业大学

学位级别：硕士

Al-Mg合金具有质轻、高强、优良的耐腐蚀等性能,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域,但由于增材成形过程中累积的热输入与复杂的热循环过程,使得Al-Mg合金增材成形后的组织中存在气孔、组织不均、晶粒粗大等缺陷。通过在CMT-WAAM A... 详细信息

Al-Mg合金具有质轻、高强、优良的耐腐蚀等性能,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域,但由于增材成形过程中累积的热输入与复杂的热循环过程,使得Al-Mg合金增材成形后的组织中存在气孔、组织不均、晶粒粗大等缺陷。通过在CMT-WAAM Al-Mg合金沉积层间添加异质颗粒进行变质处理,实现细化晶粒、均匀化组织、抑制枝晶偏析,来改善Al-Mg合金沉积件的组织与性能。采用ER5356 Al-Mg合金焊丝,分别添加氧化镧与碳化钛颗粒作为变质剂,优化变质处理CMT-WAAM Al-Mg合金试验参数,观察沉积件的宏观成型质量;结合XRD与二元合金相图分析沉积件的物相组成;观察沉积件的显微组织,分析晶粒形态、尺寸与取向;测试试件的力学性能与摩擦学性能,分析沉积件组织优化与性能提升的规律。变质处理CMT-WAAM Al-Mg合金的较优焊接参数为焊接电流95A、焊接电压13.3V、焊接速度6mm/s,涂覆异质颗粒的质量分数为0.9%。与无涂覆的沉积件相比,层间涂覆颗粒的沉积件表面颜色较暗,侧壁过渡平滑,内部气孔数量减少。Mg元素发生明显偏聚现象,聚集于层间结合处。焊接电流为95A时,层间涂覆氧化镧颗粒进行CMT-WAAM Al-Mg合金的沉积件,晶粒更加细小,氧化镧颗粒主要存在于晶界处与晶粒内部。α（Al）与β（MgAl）组织形态更加均匀,平均晶粒尺寸由67.57μm减小到49.69μm。涂覆氧化镧颗粒的沉积件平均显微硬度提升3%;抗拉强度提升12.79%,断后伸长率提升1.5%,断裂机制为微孔聚集型断裂,由于添加颗粒提升沉积件硬度、降低塑性,拉伸断口的韧窝深度变浅、面积变小;磨损率降低60%。

关键词： 5356铝合金冷金属过渡增材制造显微组织力学性能变质处理

细化变质对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金组织及性能的影响

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铸造 2024年第6期73卷 746-752页

作者：张恩图郝建飞夏鹏陈斌王志鹏揭晓华李润霞广东工业大学材料与能源学院广东广州510000 东莞理工学院材料科学与工程学院广东东莞523000

采用压铸成形工艺制备Al-Zn-Si-Cu合金,研究陶瓷纳米增强颗粒(TiC/TiB_(2))和Al-10Sr变质剂对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金力学性能、导热/电性能、显微组织的细化变质效果。结果表明,单独添加0.5%陶瓷纳米颗粒后,与未添加细化剂的合金... 详细信息

采用压铸成形工艺制备Al-Zn-Si-Cu合金,研究陶瓷纳米增强颗粒(TiC/TiB_(2))和Al-10Sr变质剂对免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金力学性能、导热/电性能、显微组织的细化变质效果。结果表明,单独添加0.5%陶瓷纳米颗粒后,与未添加细化剂的合金相比,α-Al相得到明显细化,呈近蔷薇状,纤维状共晶Si相更加致密,短棒状Al_(2)Cu相更加细小,且Zn、Si、Cu元素在基体中含量增加,此时力学性能得到提升,导热/电性能略有下降,主要是由于溶质元素的增加导致晶格发生畸变程度变大,增大电子散射能力的同时减小电子的平均自由程,使得金属的导热和导电能力下降;经0.5%陶瓷纳米颗粒和0.1%Al-10Sr中间合金共同作用后,共晶Si相棱角钝化,基体中溶质元素含量进一步增加,此时合金力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为361 MPa,213 MPa和6.8%,热导率为118.73 W/(m·K)。

关键词：免热处理压铸Al-Zn-Si-Cu合金晶粒细化变质处理力学性能显微组织

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Ce变质处理对含硼过共晶高铬铸铁组织与性能的影响

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铸造 2023年第7期72卷 810-818页

作者：王新华焦玉琳河南警察学院河南郑州450046

采用金属型分别铸造Ce变质处理前、后过共晶高铬铸铁,提高其耐磨性。借助于OM、SEM、XRD、硬度计和磨损试验机等仪器设备研究分析了Ce变质前、后过共晶高铬铸铁组织与性能。结果表明:变质处理前、后过共晶高铬铸铁组织均由初生M_(7)C_(... 详细信息

采用金属型分别铸造Ce变质处理前、后过共晶高铬铸铁,提高其耐磨性。借助于OM、SEM、XRD、硬度计和磨损试验机等仪器设备研究分析了Ce变质前、后过共晶高铬铸铁组织与性能。结果表明:变质处理前、后过共晶高铬铸铁组织均由初生M_(7)C_(3)+共晶M_(7)C_(3)+奥氏体+马氏体组成。与变质前相比,变质后初生M_(7)C_(3)的形貌由长六边形转变为圆整的六边形,尺寸减小了44.9%,体积分数增大了30.2%。铸铁的洛氏硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高了5.0%、43.4%和39.2%,磨损失重减少了50.7%。Ce的化合物Ce_(2)O_(2)S作为M_(7)C_(3)异质形核核心的有效性是中等的,Ce对夹杂物有球化、净化作用。细化了的初生碳化物与基体相互保护,提高了铸铁表面耐磨性。变质前铸铁的磨损机制以微切削为主,断裂脱落为辅,变质后铸铁的磨损机制变为以微切削为主。

关键词：过共晶高铬铸铁变质处理组织性能强韧性机理干滑动磨损

变质处理对过共晶Al-Mg2Si合金组织和性能的影响

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变质处理对过共晶Al-Mg2Si合金组织和性能的影响

作者：杜阳吉林化工学院

学位级别：硕士

MgSi颗粒具有密度低,熔点高,弹性模量高,热膨胀系数小等优点,其作为增强体能够提高过共晶Al-MgSi合金的各项性能。Al-MgSi合金是可用于航空航天和汽车领域的轻质材料。但铸造过共晶Al-MgSi合金中,初生MgSi的形貌呈粗大的树枝晶状,对合... 详细信息

MgSi颗粒具有密度低,熔点高,弹性模量高,热膨胀系数小等优点,其作为增强体能够提高过共晶Al-MgSi合金的各项性能。Al-MgSi合金是可用于航空航天和汽车领域的轻质材料。但铸造过共晶Al-MgSi合金中,初生MgSi的形貌呈粗大的树枝晶状,对合金的力学性能造成不利影响。本文采用不同变质剂对Al-20%MgSi合金进行变质处理,细化初生MgSi颗粒和共晶MgSi颗粒,改善合金组织形貌,达到提高合金力学性能的目的。在传统铸造工艺条件下,研究了P、Nd、Sr单元素变质对Al-20%MgSi合金组织和性能变化规律的影响;研究了P-Sr复合变质对初生MgSi颗粒和共晶MgSi颗粒的作用,同时探讨了单变质及复合变质的变质机理;使用环块式摩擦磨损试验机,分析了复合变质作用下Al-20%MgSi合金的耐磨性,研究了其耐磨机理。主要研究结果如下:(1)当P变质Al-20%MgSi合金时,随着P含量增加,初生MgSi形貌由粗大树枝晶向近球状和多边形转变,棱角钝化,尖角消失,但P对共晶MgSi形貌几乎没有影响。当P添加量为0.1%时,合金抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为151.9 MPa和3.12%。P变质Al-20%MgSi合金的变质机理为异质形核作用。(2)当Nd变质Al-20%MgSi合金时,随着Nd含量增加,初生MgSi形貌由粗大树枝晶向不规则多边形转变。Nd元素对初生MgSi和共晶MgSi的形貌均有一定的影响。当Nd添加量为0.3%时,合金抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为119 MPa和1.95%。Nd变质Al-20%MgSi合金的变质机理为成分过冷机制。(3)当Sr变质Al-20%MgSi合金时,随着Sr含量增加,初生MgSi形貌由粗大树枝状向规则四边形转变,共晶MgSi由长杆状、汉字状向颗粒状转变。Sr变质处理合金组织中,初生MgSi颗粒棱角依旧尖锐,但共晶MgSi颗粒明显细化。当Sr添加量为0.05%时,合金抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为121 MPa和1.86%。Sr变质Al-20%MgSi合金的变质机制为吸附毒化作用。(4)当P-Sr复合变质Al-20%MgSi合金时,随着复合变质剂添加量的增加,合金中初生MgSi形貌由粗大树枝晶转变为细小多边形,共晶MgSi形貌由长杆状转变为细小颗粒状,复合变质使初生MgSi颗粒和共晶MgSi颗粒均得到了很好的细化效果。当添0.05%P-0.05%Sr时,合金抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为182 MPa和4.91%。P-Sr复合变质Al-20%MgSi合金的变质机制为异质形核作用和吸附毒化作用。(5)P-Sr复合变质能够显著提高Al-20%MgSi合金的耐磨性能,随着P-Sr复合变质剂添加量的增加,合金磨损类型由伴有剥落的粘着磨损转变为单一的粘着磨损。当添加0.05%P-0.05%Sr时,变质合金的磨损量和磨损率最小,这归因于变质后的Al-20%MgSi合金中的初生MgSi颗粒和共晶MgSi颗粒更加细小,分布更加均匀。

关键词： Al-20%Mg2Si合金变质处理显微组织力学性能摩擦磨损

Sr、Mn合金化对铸态Al–Si–Fe–Mg–Cu合金微观组织与综合性能的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：孟拴成杨莉高民强李军文管仁国大连交通大学辽宁省轻质金属材料近净成形重点实验室东北大学材料科学与工程学院大连交通大学连续挤压教育部工程研究中心

为制备综合性能优异的Al–Si–Fe–Mg–Cu合金，采用Sr和Mn元素对共晶Si和富Fe第二相进行改性。结果表明，当Sr含量从0 wt%增加至0.02 wt%，共晶Si形貌由粗大片层状变为了细小纤维状。然而，由于Sr添加易引起孔隙率上升，Sr含量为0.03 ... 详细信息

为制备综合性能优异的Al–Si–Fe–Mg–Cu合金，采用Sr和Mn元素对共晶Si和富Fe第二相进行改性。结果表明，当Sr含量从0 wt%增加至0.02 wt%，共晶Si形貌由粗大片层状变为了细小纤维状。然而，由于Sr添加易引起孔隙率上升，Sr含量为0.03 wt%的铸态Al–Si–Fe–Mg–Cu合金的力学和导热系数下降。在优化Sr含量基础之上，加入Mn进一步调控铸态合金的性能。当Mn含量由0.2 wt%增加至0.6 wt%，针状β-Al5FeSi相转变为了汉字状α-Al15（Fe， Mn）3Si2相，合金力学性能先升高后降低。由于Mn原子的固溶，合金导热系数降低。相比之下，添加0.02 wt% Sr和0.4 wt% Mn的Al–Si–Fe–Mg–Cu–Sr合金表现出优异的综合性能，其导热系数为168.5 W/（m·K），抗拉强度为201.9 MPa，屈服强度为115.3 MPa，伸长率为9.0%。

关键词： Al-Si合金变质处理第二相力学性能导热系数

变质处理对高硅铸钢残留奥氏体及力学性能的影响

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材料热处理学报 2011年第3期32卷 79-84页

作者：陈祥清华大学机械工程系教育部先进成形制造重点实验室北京100084

采用X射线衍射对RE/V/Ti复合变质处理后高硅铸钢等温淬火组织中残留奥氏体量及残留奥氏体含碳量进行了测定。采用透射电子显微镜(TEM)和光学显微镜(OM)对高硅铸钢等温淬火热处理后的显微组织以及残留奥氏体分布形态进行了研究。结果表明... 详细信息

采用X射线衍射对RE/V/Ti复合变质处理后高硅铸钢等温淬火组织中残留奥氏体量及残留奥氏体含碳量进行了测定。采用透射电子显微镜(TEM)和光学显微镜(OM)对高硅铸钢等温淬火热处理后的显微组织以及残留奥氏体分布形态进行了研究。结果表明,等温温度低于385℃时,复合变质处理高硅铸钢中残留奥氏体量及残留奥氏体平均含碳量均低于未变质高硅铸钢;385℃等温处理时,两者的残留奥氏体量及残留奥氏体平均含碳量基本相同。等温淬火高硅铸钢显微组织中残留奥氏体呈两种分布形态:薄膜状及块状。在相同的等温温度下,复合变质处理使残留奥氏体薄膜厚度以及贝氏体铁素体板条厚度、长度均大幅度减小,块状残留奥氏体的量大为减少,有利于高硅铸钢综合力学性能的提高。

关键词：高硅铸钢等温淬火残留奥氏体变质处理

变质处理对高碳高铬合金钢铸态组织与性能的影响

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稀土 2013年第2期34卷 52-55页

作者：时晓飞宋延沛魏雪河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471003

采用两种以稀土为主的复合变质剂对高碳高铬合金钢进行变质处理,研究结果表明,两种变质剂都可以使高碳高铬合金钢的初生奥氏体得到明显细化,网状碳化物有明显断开趋势,碳化物转变为片状和块状,在保持高碳高铬合金钢硬度的同时,其韧性得... 详细信息

采用两种以稀土为主的复合变质剂对高碳高铬合金钢进行变质处理,研究结果表明,两种变质剂都可以使高碳高铬合金钢的初生奥氏体得到明显细化,网状碳化物有明显断开趋势,碳化物转变为片状和块状,在保持高碳高铬合金钢硬度的同时,其韧性得到了较大改善。高碳高铬合金钢经0.2%RE+0.2%Nb和0.1%RE-Mg+0.2%Nb变质处理后,与未变质处理的试验钢相比其硬度和冲击韧性分别提高了4.8%,33.8%和4.6%,38.9%。

关键词：高碳高铬合金钢变质处理冲击韧性