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Effects of rare earth elements on microstructure and tensile properties of al-si-cu alloy at 250℃

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China Foundry 2021年第5期18卷 474-480页

作者： Shuai-bo Zhang Yong Su Wen-gang Gong School of Materials Science and Engineering Hefei University of TechnologyHefei 230009China

The effects of rare earth elements(La,Sm)on the high-temperature(250℃)microstructure and mechanical properties of al-si-cu alloys were *** experimental results show that with the addition of La and Sm,theα-al was significantly refined,and the eutectic si changed from acicular to rod-like and *** and SEM analysis shows that the rare earth phases in the alloy were mainly alsiRe and *** morphology observations show the fracture mode of the alloy changes from brittle and ductile fracture to ductile *** the increase of La or Sm contents,the mechanical properties of the alloys at 250℃ increase at first,and then *** the contents of La and Sm are 0.4wt.%and 0.2wt.%,the tensile strength of the alloy reaches maximum of 143.91 MPa and 201.48 MPa,respectively.

关键词： al-si-cu rare earth element microstructure mechanical properties high-temperature stretching

时效时间对挤压快速凝固/粉末冶金al-si-cu合金组织和性能的影响

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铸造技术 2017年第12期38卷 2840-2842页

作者：张广安王鸿健赵兴明巴宏波赵荣达马光元辽宁工业大学材料科学与工程学院辽宁锦州121001

采用粉末冶金与正挤压相结合的复合工艺制备al-si-cu合金。利用金相、SEM和XRD等手段研究了固溶处理和不同时间时效处理的al-si-cu合金微观组织和相组成,并研究了力学性能。结果表明,合金由α-al、β-si、al_2O_3、cual_2和cu4si组成;... 详细信息

采用粉末冶金与正挤压相结合的复合工艺制备al-si-cu合金。利用金相、SEM和XRD等手段研究了固溶处理和不同时间时效处理的al-si-cu合金微观组织和相组成,并研究了力学性能。结果表明,合金由α-al、β-si、al_2O_3、cual_2和cu4si组成;随着时效时间延长,cual_2和cu_4si的含量增加,合金硬度、强度和伸长率随之提高。

关键词：粉末冶金 al-si-cu 正挤压时效时间力学性能

生坯挤压变形对快速凝固/粉末冶金al-si-cu合金性能影响

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生坯挤压变形对快速凝固/粉末冶金Al-Si-Cu合金性能影响

作者：赵兴明辽宁工业大学

学位级别：硕士

粉末冶金铝硅合金材料具有密度低、比强度高、低的热膨胀系数、耐腐蚀性好等优点,符合了未来汽车轻量化的需求,应用前景广泛。粉末冶金与传统的铸造法相比,避免产生缩孔、缩松。与传统的锻造方法相比,减少了加工成本和模具加工费用,零... 详细信息

粉末冶金铝硅合金材料具有密度低、比强度高、低的热膨胀系数、耐腐蚀性好等优点,符合了未来汽车轻量化的需求,应用前景广泛。粉末冶金与传统的铸造法相比,避免产生缩孔、缩松。与传统的锻造方法相比,减少了加工成本和模具加工费用,零件可实现近终成形。本论文利用快速凝固al-si预合金粉及cu粉制备合金坯料,然后将合金坯料在一定温度下通过不同的挤压比进行正挤压,挤压后进行不同条件的烧结,利用OM、XRD、SEM等手段对合金中相和组织进行分析,并且检测合金的力学性能。本论文通过将al-si预合金粉末与纯cu粉末混合,利用激光粒度仪分析粉末粒径的分布。粉末的平均粒径为50.22μm,中位值为35.06μm。分析al-si-cu粉末XRD、SEM可以得到,粉末的主要物相为α-al,β-si,cual2和al9si。研究表明:al-si-cu合金压制坯挤压比为10.38时,挤压后的密度从2.450g/cm3提高到2.680g/cm3,达到理论密度的98.7%。挤压后坯料在氮气保护下经过525℃时烧结烧结密度为2.650g/cm3,达到了理论密度的98%以上,人工时效温度为180℃时效8小时后,显微维氏硬度为56HV,抗拉强度最高达到了400MPa,延伸率达到了13.8%。大大高于目前al-si-cu粉末冶金的强度。随时效时间的增长,强度也不断增强。随着挤压比的增加,合金强度增大。合金物相为α-al、β-si、cual2、cu4si,cual2和cu4si在合金基体中起到了良好的强化作用。证明了生坯挤压过程中,破碎了铝硅合金粉末表面的氧化膜,在后续的烧结过程中实现了完全冶金结合。解决了铝合金粉末冶金难于烧结的问题。

关键词：粉末冶金 al-si-cu 正挤压氧化膜破碎力学性能

稀土氧化物Nd2O3对亚共晶al-si-cu合金组织和性能的影响

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稀土氧化物Nd2O3对亚共晶Al-Si-Cu合金组织和性能的影响

作者：张振龙吉林大学

学位级别：硕士

亚共晶al-si-cu合金由于具有较低的密度，较高的比强度和优良的铸造性能，目前正被广泛应用在航空航天和汽车等领域。亚共晶al-si-cu合金中的共晶si相在合金基体中以板片状的形态存在，会在基体中造成严重的应力集中，从而影响到合金的... 详细信息

亚共晶al-si-cu合金由于具有较低的密度，较高的比强度和优良的铸造性能，目前正被广泛应用在航空航天和汽车等领域。亚共晶al-si-cu合金中的共晶si相在合金基体中以板片状的形态存在，会在基体中造成严重的应力集中，从而影响到合金的力学性能。因此，通过改变亚共晶al-si-cu合金中的共晶si形态来改善合金的力学性能成为了对亚共晶al-si-cu合金研究的重点。目前，主要采用变质处理的方法来改变共晶si的形态，常用变质剂有Sr、Na等变质剂，这些变质剂在使用过程中存在一定的问题，如成本较高，变质时间较短等，因此有必要开发新的变质剂。稀土变质剂目前还处在研究阶段，但现有的研究结果表明，稀土对共晶si同样有变质作用。本文通过实验不同种类的稀土氧化物，发现稀土氧化物NdO对亚共晶al-si-cu合金中的共晶si相有很好的变质作用。本文研究了不同含量的NdO对亚共晶al-si-cu合金的组织和性能的影响，发现随着NdO含量的增加，共晶si相的变质效果逐渐变好，当NdO含量达到0.4wt.%时，变质效果最好，板片状共晶si转变为纤维状，且变质效果均匀，常温和高温拉伸性能也达到最好，当NdO含量超过0.4wt.%时，开始出现过变质现象，合金中的共晶si相开始呈现为细化的板片状，常温和高温拉伸性能也出现降低。目前较为流行的共晶si变质机理为杂质诱发孪晶(IIT)理论，该理论认为变质剂原子的加入改变了共晶si的台阶生长方式，造成共晶si中产生大量孪晶，共晶si转而以孪晶凹谷机制(TPRE)生长。本文根据实验过程中发现的一些现象，在一定程度上解释了NdO对亚共晶al-si-cu合金中共晶si的变质机理。通过XRD分析发现，0.4wt.%变质以后的合金组成相中，只有共晶si的(111)晶面发生左移，本文认为这是由于变质剂原子掺杂到si晶体中造成的，即变质剂原子主要分布在共晶si中;通过DSC分析发现，0.4wt.%变质以后的合金，其初生α-al相的凝固点和al-si共晶反应点出现3℃左右的降低，本文认为NdO的加入，不仅改变了初生相的形核和生长过程，而且也改变了共晶al-si相的形核和生长过程，并且在0.4wt.%变质的共晶si中发现了台阶生长的迹象。通过实验，本文得到了以下结论： 1)稀土氧化物NdO对亚共晶al-si-cu合金中共晶si有很好的变质效果。当NdO含量达到0.4wt.%时，变质效果最好，共晶si转化成纤维状结构，且变质效果均匀，继续增加NdO含量，出现过变质现象，共晶si呈细化了的板片状结构。 2)0.4wt.%NdO变质处理后的亚共晶al-si-cu合金，其初生α-al相的凝固点和al-si共晶反应点出现3℃左右的降低，这种过冷度的提高使更多共晶核心在共晶区域内独立形核，且独立形核的共晶组织中，共晶si有包围共晶al生长的趋势，并且在0.2wt.%和0.4wt.%NdO变质处理的共晶si上发现了台阶生长的迹象，变质后的共晶si仍然在一定程度上按台阶机制生长;更多独立核心的形成，共晶si包围共晶al生长和孪晶的产生，使各向异性的si晶体更散乱的生长，各晶粒的融合形成不同的分枝结构，造成了纤维状共晶si的形成。 3) NdO对亚共晶al-si-cu合金的变质作用，对合金常温拉伸性能和高温拉伸性能都有一定程度的影响，在一定程度上提高了合金抗拉强度和延伸率。

关键词：稀土氧化物 Nd2O3 al-si-cu 合金变质处理

cu-Ni-Sn系和al-si-cu系铸造合金带的组织和性能

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铝加工 1990年第4期13卷 51-51页

作者：周永益

据加拿大工业材料研究所的资料称,采用在两个被冷却的铜轧辊之间铸造液态金属方法生产薄带材,既可取消流程中的部分热轧工序,又可达到节能目的和提供生产新型合金制品的可能性。他们研究了厚度1.4～2毫米的C-725铜合金带和380铝合金带... 详细信息

据加拿大工业材料研究所的资料称,采用在两个被冷却的铜轧辊之间铸造液态金属方法生产薄带材,既可取消流程中的部分热轧工序,又可达到节能目的和提供生产新型合金制品的可能性。他们研究了厚度1.4～2毫米的C-725铜合金带和380铝合金带。这些带材是在轧辊直径60厘米,长度10厘米、速度5转/分钟的辊式机上铸造的。C-725铜合金中添加有8.5～10.5％的镍和1.8～2.8％的锡。380铝合金的成份是硅9.16％、铜3.25％、锌2.41、余量为铝。

关键词：铸造合金铜合金 al-si-cu cu-Ni-Sn 轧辊直径新型合金液态金属辊式带材材料研究所

高强韧al-9si-3.5cu系铸造铝合金制备及控制臂铸锻复合成型技术研究

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高强韧Al-9Si-3.5Cu系铸造铝合金制备及控制臂铸锻复合成型技术研...

作者：张日凯江苏大学

学位级别：硕士

铝硅铜系铸造铝合金以其良好的浇注性能、密度低以及价格低廉,在航天航空以及汽车领域得到广泛应用。然而,传统的铝硅铜合金在强度与塑性上很难达到关键零件的性能要求。因此,本文自主研发的一种高强韧al-si-cu系铸造铝合金,并通过铸锻... 详细信息

铝硅铜系铸造铝合金以其良好的浇注性能、密度低以及价格低廉,在航天航空以及汽车领域得到广泛应用。然而,传统的铝硅铜合金在强度与塑性上很难达到关键零件的性能要求。因此,本文自主研发的一种高强韧al-si-cu系铸造铝合金,并通过铸锻复合成型工艺制备出新能源高强韧汽车控制臂。所开展的研究以及研究结果发现如下:(1)研究了多元微合金化对al-9si-3.5cu铸造铝合金组织与性能的影响。结果表明:Zr-Sr-Ti三元复合微合金化很好地改性了al-9si-3.5cu合金,合金共晶硅粒化良好,呈现蠕虫状与球粒状,α(al)呈现等轴枝晶状;Zr-Sr-Ti三元微合金化更好的发挥了Sr元素的变质效果,Sr元素吸附在共晶硅生长表面抑制其生长,形核过程中反应生成的Ti al作为外来晶核,以阻碍晶粒位错运动的方式达到细晶强化的作用。三元微合金化的合金抗拉强度能达到400.07 MPa,硬度为139.84 HV,断后伸长率为9.5%。Zr-Sr-Ti-Ce四元微合金化对al-9si-3.5cu合金α(al)的尺寸影响不大,但是会进一步影响共晶硅尺寸以及富集强化相的形貌,合金硬度提高到150.96 HV,抗拉强度与断后伸长率也能达到391.58 MPa与6.99%。(2)研究了三种多级固溶工艺对al-9si-3.5cu-0.2Zr-0.1Sr-0.16Ti合金组织性能的影响。研究结果发现:固溶处理对al-9si-3.5cu-0.2Zr-0.1Sr-0.16Ti合金的影响主要分为共晶硅的形貌改善以及固溶强化;在G1(480℃×2h+490℃×2h)固溶处理后,共晶硅从珊瑚状逐渐分解,粒化为蠕虫状和球状,这些颗粒均匀的分布在晶界处,硅相形貌得到很好改善;通过XRD物相分析发现:alcu是合金的固溶强化相,在480℃×2 h+490℃×2 h固溶处理后,很好溶于基体起到固溶强化作用。经过低温时效,alcu再次析出,通过弥散强化增强合金性能。继续提高固溶温度至510℃,合金内弥散的金属化合物会发生聚集,晶粒逐渐粗化,甚至发生轻微过烧现象。(3)依据控制臂产品尺寸设计出控制臂铸坯铸造系统模具,再以Anycasting有限元软件数值模拟分析为指导,模拟出铸锻复合成型中铸坯生产过程,通过铸件充型、凝固顺序和卷气顺序分析出浇注系统的合理性以及产品成型过程中是否出现气孔夹渣现象;通过分析铸件的残余熔体模数,确定缩松缩孔发生的概率与区域。以同样的方法确定不同工艺参数对铸件成型质量的影响。结果发现:浇注速度为0.5m/s,浇注温度为740℃,模具预热温度为400℃为铸件最佳铸造工艺。(4)设计铸坯热模锻模具,以Deform-3D有限元软件数值模拟分析为指导,研究分析控制臂在模锻过程中的成型规律。结果发现:通过分析上模Z向载荷,可将控制臂模锻成型过程分为;镦粗阶段、充型阶段与打靠阶段。通过等效应变分析发现:工件在模锻过程中存在一般变形区、难变形区以及大变形区。模锻工艺参数为锻压温度450℃,模具温度200℃,上模锻压速度为2mm/s时,控制臂成形应力应变分布合理,成形过程中金属流动合理,速度矢量分布均匀。产品成形完好,表面质量良好,可为实际生产提供参数与理论依据。

关键词： al-si-cu 铸锻复合 Anycasting Deform-3D

Synthesis and characterization of carbon nanotubes reinforced AI-si-cu brazing powder

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China Welding 2014年第1期23卷 46-50页

作者：亓钧雷张大磊张夫曹健张丽霞冯吉才 State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining Harbin Institute of Technology Harbin 150001.

In this paper, an approach to synthesizing carbon nanotubes （ CNTs ） reinforced A1-si-cu brazing powder was studied, which was accomplished by in-situ growth of the CNTs on the al-si-cu powder at a relatively low temperature by plasma enhanced chemical vapor deposition （ PECVD ）. The synthesis parameters were optimized. The component of brazing powder was analyzed by X-ray diffraction （ XRD ）. The microstracture and dispersity of as-grown CNTs were investigated by scanning electron microscopy （SEM）. The graphitization and defects were characterized by Raman spectroscopy. The asgrown CNTs on al-si-cu powder disperse uniformly and have moderate length and density, meanwhile its sp2 structure dominates minor quantity of amorphous carbons and defected carbon structures.

关键词： carbon nanotubes al-si-cu brazing powder characterization