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al-si-fe合金熔体质量作用浓度的热力学模型

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钢铁研究学报 2021年第6期33卷 476-484页

作者：马艺璇段生朝郭汉杰郭靖北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

基于原子分子共存理论(AMCT)建立了计算al-si二元熔体及al-si-fe三元熔体结构单元质量作用浓度的热力学模型。针对al-si二元系熔体,根据FactSage热力学软件计算的活度得到生成复杂分子al2si和alsi的反应的标准摩尔吉布斯自由能的表达式... 详细信息

基于原子分子共存理论(AMCT)建立了计算al-si二元熔体及al-si-fe三元熔体结构单元质量作用浓度的热力学模型。针对al-si二元系熔体,根据FactSage热力学软件计算的活度得到生成复杂分子al2si和alsi的反应的标准摩尔吉布斯自由能的表达式,进而获得了al-si二元熔体中标准摩尔溶解吉布斯能变的表达式。同时建立了al-si-fe三元系熔体的质量作用浓度计算模型,并与文献报道的结果对比。结果表明:1673~1873 K下在全浓度范围内计算得到的al-si和al-si-fe熔体的质量作用浓度与前人报道的数据吻合良好。

关键词： al-si-fe合金热力学活度共存理论质量作用浓度

al-si-fe合金真空热还原法制镁工艺研究

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真空 2010年第5期47卷 83-85页

作者：胡文鑫冯乃祥狄跃忠彭建平东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

以al-si-fe合金为还原剂,采用真空热还原白云石煅白制取金属镁。通过对还原温度、还原时间、还原剂过量系数、制团压力以及氟盐的添加对还原过程的影响分析,确定本工艺最佳工艺条件为:还原温度1413 K、还原时间120 min、真空度4 Pa、还... 详细信息

以al-si-fe合金为还原剂,采用真空热还原白云石煅白制取金属镁。通过对还原温度、还原时间、还原剂过量系数、制团压力以及氟盐的添加对还原过程的影响分析,确定本工艺最佳工艺条件为:还原温度1413 K、还原时间120 min、真空度4 Pa、还原剂过量10%、制团压力150 MPa、CaF2添加量为3%。在该条件下金属镁还原率为91.3%,产品纯度达到99.1%。

关键词： al-si-fe合金镁冶金真空热还原

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al-si-fe合金半固态成形工艺优化

Al-Si-Fe合金半固态成形工艺优化

作者：栾阳沈阳工业大学

学位级别：硕士

高硅铝合金具有较高的耐磨性和低的热膨胀性能,是非常具有应用潜力的结构功能一体化材料。然而,常规制备工艺无法解决硅相粗大问题,使合金的力学性能十分低下,严重制约了该类合金的应用。半固态成形技术可以通过制坯过程实现对合金熔体... 详细信息

高硅铝合金具有较高的耐磨性和低的热膨胀性能,是非常具有应用潜力的结构功能一体化材料。然而,常规制备工艺无法解决硅相粗大问题,使合金的力学性能十分低下,严重制约了该类合金的应用。半固态成形技术可以通过制坯过程实现对合金熔体的搅拌处理,成形过程中还可以实现先析出相的破碎细化,使制件获得良好的组织形态和较高的力学性能;而且,该技术过程成本远低于喷射沉积快凝技术。为此,本文以al-20si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg合金为研究对象,对半固态触变成形过程的各个阶段进行了模拟与实验研究,分析了半固态成形工艺对合金组织的影响,并探讨了影响第二相破碎细化的主要因素。利用DEFORM-3D计算机模拟软件,对al-20si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg合金半固态挤压过程进行模拟。分析了坯料形状、变形温度、摩擦和挤压比对变形中的等效应变、等效应力以及挤压力的影响。通过模拟结果综合分析,得出al-20si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg合金材料在580℃、保温40min、摩擦因子为0.2时,塑性良好、变形均匀、破碎最有利。以此为依据,对比优化了半固态成形工艺和模具系统。试验结果表明:al-20si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg合金电磁搅拌后,合金的片状共晶硅相断裂、长度减小,分布也更加均匀;在半固态成形后,组织发生了显著的变化,粗大的片状和针状初生相消失,尖角钝化,形成较为圆整的近粒状相,尺寸减小;共晶si相变得细小而且均匀,且圆整化;随着挤压比的增大,第二相破碎效果越好,分布越均匀。与此同时,试验结果验证了模拟结果与实际的相符性。半固态成形使al-20si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg合金的力学性能得到大幅度提高,最大抗拉强度达到了251MPa,比铸态提高了128.2%;伸长率达到了1.4%,比铸态提高了180%。

关键词： al-si-fe合金半固态成形模拟力学性能

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半固态挤压al-si-fe合金组织与性能

铸造 2006年第5期55卷 466-468页

作者：袁晓光赵树国李胜卢云杰黄宏军沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110023

采用半固态挤压成形技术制备了al-17si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生... 详细信息

采用半固态挤压成形技术制备了al-17si-5fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生了明显细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了117.4%。

关键词：半固态挤压 al-si-fe合金力学性能

半固态挤压al-si-fe合金磨损行为的研究

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特种铸造及有色合金 2006年第9期26卷 562-565页

作者：袁晓光赵树国黄宏军于海朋沈阳工业大学

采用半固态挤压成形技术制备了al-si-fe耐磨铝合金,分析了合金的微观组织,利用磨损试验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。研究结果表明:半固态挤压成形合金具有细小、均匀的微观组织和良好的耐磨性,磨损失效形式以滑动和磨粒磨损为主... 详细信息

采用半固态挤压成形技术制备了al-si-fe耐磨铝合金,分析了合金的微观组织,利用磨损试验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。研究结果表明:半固态挤压成形合金具有细小、均匀的微观组织和良好的耐磨性,磨损失效形式以滑动和磨粒磨损为主。半固态挤压成形的挤压比越高,耐磨性越好;干摩擦条件下半固态合金的磨损质量损失是铸态合金的49.2%,润滑条件下是铸态合金的40.0%。

关键词：半固态 al-si-fe合金摩擦磨损

搅拌摩擦加工对al-si-fe合金组织和性能的影响

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材料科学与工艺 2020年第1期28卷 74-80页

作者：陈涛李青龚航陈胜迁陈立华东交通大学理工学院南昌3301001 广州工商学院广州410083 张家界航空工业职业技术学院湖南张家界427000

为改善再生铝中富铁相形态,提高其合金性能,本文采用搅拌摩擦加工对al-si-fe合金进行了研究。利用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度计及图形分析仪等研究了加工速度对al-si-fe合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌... 详细信息

为改善再生铝中富铁相形态,提高其合金性能,本文采用搅拌摩擦加工对al-si-fe合金进行了研究。利用金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机、显微硬度计及图形分析仪等研究了加工速度对al-si-fe合金组织和性能的影响。研究结果表明:搅拌摩擦加工后,第二相形态由针状、棒状向细小且均匀分布的球状、粒状和短棒状转变,前进侧热机械影响区组织得到一定程度的细化且具有明显的取向,而返回侧热机械影响区的组织则保持铸态形貌特征的组成。加工中心区的富铁相和共晶硅平均长度较基材分别降低了86.5%、37.4%,而圆整度则分别提高了7.8倍和2.1倍以上,富铁相细化效果优于共晶硅;随着加工速度的提高,富铁相的平均长度逐渐增大,而圆整度则逐渐降低;但加工速度对共晶硅的平均长度影响较小,但圆整度逐渐降低。加工区的抗拉强度、屈服强度大幅降低,最高降幅达55.4%,而伸长率最大可提高6.8倍。随着加工速度的提高,其抗拉强度、屈服强度有所提高,伸长率则逐渐降低,最大降幅达到19.3%。搅拌摩擦加工后,al-si-fe合金晶粒细化,材料性能提升。

关键词：搅拌摩擦加工 al-si-fe合金富铁相加工速度材料性能

氟盐对al-si-fe合金热法制镁过程的影响

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轻金属 2010年第5期 42-44页

作者：胡文鑫刘建冯乃祥彭建平东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

采用al-si-fe合金为还原剂,在真空条件下热还原煅后白云石(煅白)制备金属镁。通过对产物的XRD衍射及所得镁还原率的分析,研究了CaF2和MgF2对还原过程的影响。结果表明:在其他条件相同的情况下,氟盐的加入可以明显加速还原反应;在氟盐添... 详细信息

采用al-si-fe合金为还原剂,在真空条件下热还原煅后白云石(煅白)制备金属镁。通过对产物的XRD衍射及所得镁还原率的分析,研究了CaF2和MgF2对还原过程的影响。结果表明:在其他条件相同的情况下,氟盐的加入可以明显加速还原反应;在氟盐添加量1%~5%内,镁还原率随氟盐添加量增大而增大,而后呈现平缓的趋势;氟盐在对还原过程的加速效果随温度增加而下降;同等质量的CaF2和MgF2,CaF2对反应加速效果较好。此外,初步探讨了氟盐对al-si-fe合金热法制镁过程的影响机理,氟盐的加入提高了煅白表面氧化物的活性,促进还原反应的进行,从而提高了镁还原率。氟盐在反应中并非起到单纯的加速作用,同时自身转变为新物质。

关键词：镁冶金 al-si-fe合金热还原氟盐

AM50镁合金表面火焰喷涂al-si-fe合金涂层组织与性能研究

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AM50镁合金表面火焰喷涂Al-Si-Fe合金涂层组织与性能研究

作者：姜欣良辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

本实验采用火焰热喷涂在AM50表面制备al-si-fe合金涂层，利用热震测试涂层的结合强度，利用洛氏硬度计对涂层表面宏观硬度进行测试，利用ML-50磨粒磨损试验机、旋转式泥沙冲蚀磨损试验机以及黏着磨损试验机分别测试四种涂层耐磨粒磨损... 详细信息

本实验采用火焰热喷涂在AM50表面制备al-si-fe合金涂层，利用热震测试涂层的结合强度，利用洛氏硬度计对涂层表面宏观硬度进行测试，利用ML-50磨粒磨损试验机、旋转式泥沙冲蚀磨损试验机以及黏着磨损试验机分别测试四种涂层耐磨粒磨损、冲蚀磨损和黏着磨损的能力。在3.5wt%醋酸和3.5wt%食盐溶液中浸泡测试其表面耐腐蚀能力，采用电化学腐蚀方法测试四种涂层的电势电位差。利用分别采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察涂层组织与形貌及涂层与基体截面之间的结合情况，用X射线分析涂层的物相组成。结果表明：含有过渡层的al/al-si-fe涂层的结合强度较无过渡层al-si-fe有显著提高，但涂层性能方面提升效果不大。X射线分析得出火焰喷涂制得的涂层的物相基本为α(al)、β-si、al85fe3.92Mn10.08si、al8si6Mg3、al3.21si0.47、al9fe0.84Mn2.16si、al3.2fe等相组成，其中第二相的种类较多，涂层的耐磨粒磨损、冲蚀磨损以及黏着磨损和耐蚀性方面的趋势基本相同，既为挤压态高于有过渡层的al/al-si-fe涂层，al/al-si-fe涂层高于al-si-fe涂层，高于AM50基体Mg合金。镁合金基体的自腐蚀电位是-1.565V，无钝化区，阳极的电流密度一直随着电位的增加而增加。al-si-fe涂层和al-si合金挤压态在3.5wt％的NaCl水溶液中有较明显的钝化区，其中al-si-fe涂层在钝化区内，电位从-0.65V到-1.10V时电流基本保持不变，钝化电流密度为-0.75mA·cm-2;al-si合金挤压态的钝化区电位范围是-0.70V到-1.10V，钝化电流密度为-0.7809mA·cm-2。

关键词： al-si-fe合金火焰喷涂显微组织耐磨性耐蚀性

搅拌摩擦加工对al-si-fe合金半固态坯料组织的影响

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搅拌摩擦加工对Al-Si-Fe合金半固态坯料组织的影响

作者：龚慧昆明理工大学

学位级别：硕士

在常规铸造下,过共晶A1-si-fe合金的组织中包含粗大的初晶硅和针状富铁相(A15fesi),而且容易产生铸造缺陷。搅拌摩擦加工(FSP)技术对合金中的硬脆相有显著的细化效果;而半固态触变成形温度低,铸造缺陷少,能够显著提高工件的综合力学性... 详细信息

在常规铸造下,过共晶A1-si-fe合金的组织中包含粗大的初晶硅和针状富铁相(A15fesi),而且容易产生铸造缺陷。搅拌摩擦加工(FSP)技术对合金中的硬脆相有显著的细化效果;而半固态触变成形温度低,铸造缺陷少,能够显著提高工件的综合力学性能。基于此,本文主要利用FSP技术与半固态重熔相结合,制备过共晶A1-si-fe合金半固态触变成型坯料。重点研究了经FSP后组织中硬脆第二相的细化规律,半固态重熔过程中球状a-A1相的形成、形态和大小演变规律、以及硬脆第二相(硅相、富铁相)的粗化规律和动力学等问题。得出以下主要结论：选择不同的搅拌转速(750r/min、1050r/min、1500r/min)对过共晶A1-si-fe合金进行FSP加工,发现铸态组织中的第二相得到了显著细化,而随着搅拌转速的升高,平均粒径由3.2μm转变为3.8μm,细化效果略有减弱。然后以750r/min对过共晶A1-si-fe合金进行1道次、2道次、3道次搅拌摩擦加工后,组织中第二相的平均粒径由3.2μm变为2.6μm,细化效果略有增强。经过FSP细化后,对坯料进行半固态重熔发现,只要保温到一定时间,坯料组织中都出现了球状α-A1相。球状α-A1相的形成和演变过程是：首先是A1晶粒边界逐渐发生共晶熔化,形成液膜;当温度升高或者时间延长时,液相越来越多,A1晶粒表面逐渐溶解,使其形成游离的球状a-A1相;随着温度升高和时间进一步延长,球状a-A1相越来越圆整,同时直径逐渐减小,数量逐渐减少。半固态重熔过程中,硅相的平均粒径随着时间的延长,急剧增大,形态变差,棱角更加分明。而且硅相的粗化过程遵循LSW理论：d”-dn0=kt。当FSP加工的转速为750r/min时,硅相粗化指数n为0.83;当转速升高到1050r/min时,指数也随着增加到0.99;当转速为1500r/min时,指数增加到1.03。所以,随着FSP搅拌转速升高,半固态重熔时硅相粗化速率相对缓慢。进一步分析,当FSP转速为750r/min时,半固态重熔时硅相长大激活能为638kJ/mol,当转速为1050r/min时,硅相粗化激活能为665kJ/mol,当转速为1500r/min时,激活能增加到707kJ/mol。所以,随着FSP转速的升高,半固态重熔时硅相粗化所需的激活能增加,说明FSP对半固态重熔时硅相粗化的激活作用逐渐下降。在半固态重熔过程中,富铁相随着时间的延长,发生粗化现象。粗化过程也遵循LSW理论。未经FSP的铸态组织中富铁相的粗化指数n为7.7,而经过FSP后,富铁相的粗化指数n为1.45。显然,经过FSP后,富铁相粗化速率增加。综合上述分析,通过对过共晶A1-si-fe合金组织中球状a-A1相的演变和硬脆第二相粗化过程的研究,为获得具有一定体积分数α-A1相和圆整细小的硬脆第二相组织提供了理论依据。同时本文对过共晶al-si-fe合金产品的半固态近净成形具有重要意义,为其它含有硬脆第二相的材料半固态成形和组织控制提供借鉴。

关键词： al-si-fe合金搅拌摩擦加工半固态重熔粗化球状α-al