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Sr+Er复合变质对AlSi10MnMg合金微观组织、导热及力学性能的影响

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材料导报 2023年第6期37卷 127-133页

作者：刘文憬李元东宋赵熙毕广利杨昊坤曹杨婧兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

本工作以AlSi10MnMg为基础合金,通过添加Sr、Er的方法对合金进行复合变质处理,研究不同添加量下Sr、Er对AlSi10MnMg合金微观组织、导热性能、力学性能的影响规律,力图实现AlSi10MnMg合金导热、力学性功能一体化。结果表明:在金属型铸造... 详细信息

本工作以AlSi10MnMg为基础合金,通过添加Sr、Er的方法对合金进行复合变质处理,研究不同添加量下Sr、Er对AlSi10MnMg合金微观组织、导热性能、力学性能的影响规律,力图实现AlSi10MnMg合金导热、力学性功能一体化。结果表明:在金属型铸造工艺下,添加Sr能够有效改善合金中共晶Si形貌,在此基础上添加稀土元素Er能够在改善共晶Si形貌的同时进一步细化共晶Si。此外,Sr、Er能够细化AlSi10MnMg合金中α-Al的二次枝晶间距,进而提升合金的导热性能及力学性能。当添加0.05%Sr+0.3%Er时,合金变质效果及性能提升最显著,相比未变质的合金,其二次枝晶间距降幅达到67.3%,共晶Si长宽比降幅达到46.1%。性能方面,合金导热率提升17.4%,达到179.32 W/(m·K);磨损性能提升11.2%;抗拉强度提升34.58%,达到221.96 MPa;伸长率提升104.48%,达到15.97%。

关键词： AlSi10MnMg铝合金 Sr+Er 导热性能力学性能

等温热处理对ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金半固态组织的影响

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中国有色金属学报 2022年第6期32卷 1561-1570页

作者：黄晓锋张胜杨凡张展裕尚文涛兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

采用等温热处理工艺研究了保温温度以及保温时间对ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金半固态组织演变的影响。结果表明:等温热处理使得铸态合金中的不规则树枝晶组织转变为球状或近球状的非枝晶组织。适当地提高保温温度或延长保温时间有利于ADC2-0.4... 详细信息

采用等温热处理工艺研究了保温温度以及保温时间对ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金半固态组织演变的影响。结果表明:等温热处理使得铸态合金中的不规则树枝晶组织转变为球状或近球状的非枝晶组织。适当地提高保温温度或延长保温时间有利于ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金非枝晶组织的分离与球化,但保温温度超过610℃或在较高温度下保温时间超过15 min后,非枝晶组织易发生粗化,这种现象是由合并长大机制和Ostwald熟化机制共同作用导致的。ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金整个半固态组织演变过程中,经历了枝晶粗化、分离与球化以及熟化粗化三个阶段;最佳等温热处理工艺为:610℃保温15 min,此时非枝晶平均晶粒尺寸、固相率和形状因子分别为50.162μm、42.75%和1.671。

关键词： ADC2-0.4Mg-0.9Cu合金非枝晶态组织等温热处理演变机理

微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响

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中国有色金属学报 2022年第2期32卷 332-342页

作者：刘文憬李元东宋赵熙罗晓梅杨昊坤毕广利兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

以AlSi10MnMg铝硅合金为基础,研究微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明:在金属型铸造条件下,Sr、Ce的添加有效改善了AlSi10MnMg合金中共晶Si形貌,降低了Si相尺寸,提高了Si相圆整度,进而提... 详细信息

以AlSi10MnMg铝硅合金为基础,研究微量Sr+Ce复合变质对AlSi10MnMg合金显微组织、导热性能及力学性能的影响。结果表明:在金属型铸造条件下,Sr、Ce的添加有效改善了AlSi10MnMg合金中共晶Si形貌,降低了Si相尺寸,提高了Si相圆整度,进而提升了合金导热率及力学性能。添加0.05%Sr+0.02%Ce(质量分数)时合金变质效果最优,与未变质的AlSi10MnMg合金相比,其导热率提升了14.86%,达到181.68 W/(m•K);抗拉强度提升了42.4%,达到228.94 MPa;伸长率提升了101.5%,达到14.62%,实现了导热性能与力学性能的良好结合。而当稀土元素Ce添加量超过0.04%(质量分数)后,合金的导热率及力学性能呈降低趋势。针对复合变质后合金中可能出现的金属间化合物进行建模、优化,并采用第一性原理和Cahill模型对其导热率进行计算,研究发现Sr+Ce复合变质后,合金中出现的Sr-RE金属间化合物会降低AlSi10MnMg合金的导热性及力学性能。

关键词： AlSi10MnMg铝合金 Sr+Ce复合变质导热率力学性能第一性原理

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铝/镁双金属铸造复合材料的组织与性能

中国有色金属学报 2022年第6期32卷 1591-1604页

作者：杨昊坤邱谨周宏伟李元东刘文憬宋赵熙兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室兰州730050

以6061铝合金为液态浇注金属,以AZ31B镁合金为固态基板,采用固−液复合铸造法制备了Al/Mg双金属复合材料。研究了6061铝合金熔体浇注温度对复合材料界面组织、宽度、相组成和力学性能的影响。结果表明:随着6061铝合金液浇注温度的升高,... 详细信息

以6061铝合金为液态浇注金属,以AZ31B镁合金为固态基板,采用固−液复合铸造法制备了Al/Mg双金属复合材料。研究了6061铝合金熔体浇注温度对复合材料界面组织、宽度、相组成和力学性能的影响。结果表明:随着6061铝合金液浇注温度的升高,复合材料界面过渡区宽度增加,从360μm增加到1120μm,且金属间化合物体积分数增加;当6061铝合金液的浇注温度在660~700℃时,可获得良好的6061和AZ31B双金属冶金结合界面;界面附近可分为五个不同区域,铝合金基体区,镁合金基体区,靠近铝合金侧区域主要由α(Al)和Al_(3)Mg_(2)相组成,靠近镁合金侧区域主要由α-Mg和Mg_(17)Al_(12)相组成,中间过渡区由Mg_(17)Al_(12)和Al_(3)Mg_(2)相组成,在中间过渡区中发现了AlMg_(4)Zn_(11)相,该相可以有效提高复合材料的结合性能;当6061铝合金液浇注温度为680℃时,复合材料界面强度达到最大,其中剪切强度为39 MPa,抗拉强度为49.5 MPa。

关键词： 6061铝合金 AZ31B镁合金双金属复合铸造界面组织力学性能

AISI 300系列奥氏体不锈钢渗氮层组织和性能研究

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表面技术 2023年第1期52卷 421-431页

作者：孙璐曹驰杜金涛李元东陈志林兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325000

目的在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显... 详细信息

目的在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备单一S相渗氮层,提高该系列不锈钢渗氮层的硬度、抗磨损性能,对比揭示渗氮前后不锈钢的磨损机制。方法采用低温辉光等离子渗氮技术(LTPNT)在AISI 300系列奥氏体不锈钢表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)分析渗氮层的截面形貌、元素分布和物相组成;通过比磨损率和磨痕形貌分析渗氮层的摩擦学性能;利用电化学实验考察渗氮前后3种不锈钢的耐蚀性。结果AISI 300系列奥氏体不锈钢经380℃、12 h处理后,其表面获得了厚度为15μm左右、与基体致密结合、组织成分均匀的渗氮层;渗氮层的相结构主要为S相,无CrN相析出;经渗氮后,该系列不锈钢表面硬度均为1100HV左右,较基体硬度提高了5倍左右;不锈钢基体的磨损机理为黏着和磨粒磨损,经渗氮后转变为氧化磨损和微切削;渗氮层的比磨损率约为不锈钢基体的1/20,抗磨损的能力得到显著提升;在25℃环境温度下渗氮后,304L、316L和321的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快,耐腐蚀性能稍有降低。通过对比腐蚀形貌发现,渗氮层仍具有一定的耐蚀性能。结论通过LTPNT可以获得高硬度、组织均匀致密、结合强度高的渗氮层,渗氮层中S相的存在可以显著提高AISI300系列奥氏体不锈钢的表面硬度、抗磨损能力,降低其摩擦因数和比磨损率,对延长不锈钢的服役寿命有着积极的作用。

关键词：低温辉光等离子渗氮技术渗氮层奥氏体不锈钢抗磨损性硬度 S相

Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金半固态组织演变

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中国有色金属学报 2021年第6期31卷 1452-1462页

作者：黄晓锋尚文涛杨剑桥魏浪浪杨凡张展裕张胜兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

利用等温热处理法研究探索了Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金半固态组织演变,并分析非枝晶颗粒的形成机理。从保温时间和保温温度两个角度对合金的组织演变进行研究。结果表明:Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金铸态枝晶组织可以转变为半固态非枝... 详细信息

利用等温热处理法研究探索了Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金半固态组织演变,并分析非枝晶颗粒的形成机理。从保温时间和保温温度两个角度对合金的组织演变进行研究。结果表明:Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金铸态枝晶组织可以转变为半固态非枝晶组织,获得球状颗粒相。在580℃保温30min时可以获得较优良的半固态组织,其固相率、形状因子和颗粒平均尺寸分别为65%、1.37及45μm。增加等温温度或延长保温时间均使得半固态组织颗粒平均尺寸和形状因子先减小后增大,固相率则一直下降。合金在重熔过程中发生相的转变,主要有枝晶快速粗化合并、组织分离、球化,晶粒合并粗化等状态。亚晶界提供溶质原子扩散通道,枝晶根部优先熔断,从而促进组织分离,晶粒表面曲率不同使得晶粒球化,合并粗化阶段主要机制为合并长大以及Ostwald熟化。

关键词：镁合金半固态等温热处理组织演变

半固态等温热处理对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金非枝晶组织的影响

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材料导报 2020年第14期34卷 14116-14121页

作者：黄晓锋魏浪浪杨剑桥张乔乔尚文涛李旭娇兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

本工作采用半固态等温热处理法研究了保温温度和保温时间对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金半固态非枝晶组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能将Mg-7Zn-1Cu-0.3V合金的原始树枝晶组织转变为半固态非枝晶组织,最终得到细小、圆整且分布均... 详细信息

本工作采用半固态等温热处理法研究了保温温度和保温时间对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金半固态非枝晶组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能将Mg-7Zn-1Cu-0.3V合金的原始树枝晶组织转变为半固态非枝晶组织,最终得到细小、圆整且分布均匀的球状颗粒。延长等温时间或升高保温温度有利于非枝晶组织的分离球化;但当保温温度过高或保温时间过长时,半固态颗粒会出现合并及长大现象,其主要演变符合Ostwald熟化机制。在整个等温热处理过程中,半固态组织演变主要经历了初始粗化、组织分离及球化、颗粒合并及熟化三个阶段。Mg-7Zn-1Cu-0.3V合金的最佳等温热处理工艺为:保温温度580℃,保温时间35 min。在该条件下得到的非枝晶颗粒平均尺寸、固相率及形状因子分别为33.25μm、45%及1.33。

关键词： Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金半固态等温热处理非枝晶组织组织演变

A356浇覆温度对铝/钢复合板界面组织及力学性能的影响

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中国有色金属学报 2020年第4期30卷 728-738页

作者：苗鹏李元东王慧周宏伟毕广利兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬... 详细信息

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬度、室温拉伸和剪切强度。结果表明:随着浇覆温度的提高,复合板界面间隙消失,整体趋势上扩散层厚度逐渐增加。当浇覆温度为710℃及以上时,界面处会形成Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3相。在同一浇覆温度下,硬度整体趋势为在Q235和A356基体中保持稳定,而在从Q235侧距界面中心100μm至A356侧距界面中心100μm的范围内连续下降。抗拉强度和剪切强度都表现出先增加后减小的趋势,浇覆温度为710℃时,复合板的成形质量最佳,抗拉强度和剪切强度都为最大,分别为336.4 MPa和137.6 MPa。

关键词：铝/钢复合板液固铸轧法界面组织界面扩散力学性能

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Al-Mg-Ga-Sn合金的海水制氢行为

稀有金属材料与工程 2020年第10期49卷 3582-3589页

作者：张建斌焦凯高计计容煜石玗兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室有色金属合金及加工教育部重点实验室甘肃兰州730050

采用铸造法制备6种不同Al/Ga比的Al-Mg-Ga-Sn合金。研究该类合金在模拟海水(质量分数3.5%NaCl)中,30、50、70和90℃下的制氢行为,定量分析产氢速率、产氢量、能量密度和转化率。从组织结构和电化学角度进行了定性分析。采用XRD结合SEM... 详细信息

采用铸造法制备6种不同Al/Ga比的Al-Mg-Ga-Sn合金。研究该类合金在模拟海水(质量分数3.5%NaCl)中,30、50、70和90℃下的制氢行为,定量分析产氢速率、产氢量、能量密度和转化率。从组织结构和电化学角度进行了定性分析。采用XRD结合SEM分析发现:Al-Mg-Ga-Sn合金主要组成相为Alss(铝基固溶体)、Mg2Sn和Ga5Mg2。Al-Mg-Ga-Sn合金/海水反应产物除NaCl外,30~70℃时产物为Alss、Mg2Sn和Al(OH)3;90℃时产物为Alss和AlO(OH)。室温下,Al-Mg-Ga-Sn合金在3.5%NaCl溶液中的极化电阻随Al/Ga比值增大逐渐增大;且腐蚀电流与组织结构相关。在90℃和Al/Ga=8/1时,产氢速率19.36 mL/(min·g),产氢量1.156×103 mL/g,能量密度3.515×1010 J/m3,转化率达97.6%。

关键词：铝合金模拟海水制氢腐蚀电流