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近液相线铸造Al-Si合金浆料非枝晶组织的形成与演变

弭光宝 , 李培杰 , 王晶 , 何良菊

中国有色金属学报

通过对比实验的方法,利用多次抛光原位观察和金相分析对近液相线铸造Al-Si合金浆料非枝晶组织的形成及演变规律进行研究,进而从熔体结构角度探讨非枝晶组织形成和稳定存在的机制.结果表明:对于Al-7.97Si工业用铝合金,在390~400℃的热环境中,常规近液相线铸造半固态浆料的转移及流变成形时间约为15 s;而在液相线以上不高温度区间对熔体施加旋转磁场作用,可延长浆料转移及流变成形的时间,其主要原因是旋转磁场对过热熔体产生的扰动作用一直影响到凝固过程的形核与长大,一方面使熔体中原子集团的尺寸、形状及分布发生改变,为提高形核率创造了条件,另一方面使固-液界面前沿的溶质浓度梯度减小,抑制成分过冷,同时增大了晶核稳态球形长大的临界半径.

关键词: Al-Si合金 , 过热熔体 , 旋转磁场处理 , 非枝晶组织 , 演变 , 稳定性 , 熔体结构

硅含量对高硅铝合金材料组织及性能的影响

杨伏良 , 甘卫平 , 陈招科

材料导报

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-30Si和Al-40Si高硅铝合金,并利用金相显微镜、万能电子拉伸机、差热分析仪、TR-2热物性测试仪等设备系统测试和分析了该材料的显微组织、力学和热物理性能.结果表明:随着合金中硅含量的增加,经热挤压后的硅相尺寸相对要粗大一些;材料的热导率呈下降趋势,热导性能下降的幅度会随Si含量的增加而加大;热膨胀系数下降;材料的抗拉强度下降.

关键词: 快速凝固 , 真空包套 , 热挤压 , Al-Si合金 , 气密性 , 导热性 , 电子封装

应变振幅对过共晶Al-Si-xLa合金室温阻尼行为的影响

易宏坤 , 刘兆婷 , 李飞虎 , 张荻

中国有色金属学报

研究了过共晶Al-Si-xLa合金在室温下不同频率的阻尼-应变振幅行为.Al-Si合金通过常规的铸造和喷射成形工艺制备,并采用动态热机械分析仪(DMTA)对其阻尼行为进行研究.结果表明: 大多数铸态以及喷射成形态过共晶Al-Si-xLa合金显示了类似的室温应变振幅-阻尼行为,即随振幅的增加,阻尼先不增大,然后明显升高出现阻尼峰,最后回落,此行为可以用G-L位错阻尼理论加以解释; 铸态下添加La对Al-17Si合金的阻尼行为影响不大,过量La(6%)添加明显降低阻尼性能,而La的添加明显提高喷射成形态Al-Si合金阻尼性能; Si含量高的铸态Al-25Si合金的阻尼比铸态Al-17Si合金的阻尼峰低,所需振幅大,而喷射成形态Al-Si合金的阻尼明显比相应铸态Al-Si合金的阻尼高.

关键词: Al-Si合金 , , 阻尼 , 振幅 , 喷射成形 , 位错 , 热错配

挤压温度对高硅铝合金材料力学性能的影响

杨伏良 , 甘卫平 , 陈招科

材料导报

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法,制备了Al-30Si和Al-40Si过共晶高硅铝合金材料,并通过金相显微镜观察了材料的微观组织,测定了合金材料的抗拉强度以及延伸率,对拉伸试样的断口进行了扫描.探讨了挤压温度对材料组织、强度、延伸率及断裂行为的影响.结果表明:利用粉末冶金热挤压技术所制备的高硅铝合金材料,其硅相细小,当挤压温度为370℃时,其硅相大小为2~10μm,且分布均匀弥散;硅相尺寸随着挤压温度的升高而长大;抗拉强度随挤压温度的升高而降低,Al-30Si经370℃挤压后,其室温抗拉强度为239MPa,而550℃为206MPa;延伸率随挤压温度的升高而有所增加,但不很敏感;随挤压温度的升高,材料的断裂方式由单纯的韧性断裂逐渐向韧性与脆性共存的混合断裂方式转变.

关键词: 快速凝固 , 真空包套 , 热挤压 , Al-Si合金

电脉冲对Al-12.5%Si合金的孕育变质效应

石向东 , 苍大强 , 薛庆国 , 王静松 , 齐永革 , 赵瑞华

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2005.04.013

研究了Al-12.5%Si合金液存在较大过热度的情况下,电脉冲处理对其凝固组织中初晶相和共晶相的影响.研究发现,经电脉冲处理后的共晶Al-Si合金凝固组织中出现了过共晶组织中才应出现的初晶硅,α-Al枝晶长度变短;差示扫描量热法(DSC)曲线发生变化,电脉冲处理后有明显的初晶硅析出拐点,并且过冷度减小.理论分析表明,电脉冲处理促进了铝硅合金液中Si相的形核与长大,对Al-Si熔体的液态结构产生了影响,从而使其凝固过程和凝固组织发生变化.

关键词: Al-Si合金 , 凝固组织 , 电脉冲 , 变质 , 差示扫描量热法(DSC)

含硅合金熔体对TiAl基合金表面改性的研究

熊华平 , 李晓红 , 毛唯 , 马文利 , 程耀永

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2002.03.005

使用含硅合金熔体对TiAl基合金进行了表面渗硅处理,渗硅处理温度范围是:913~1053K.实验发现,TiAl基合金与Al-Si熔体之间发生了界面反应,界面生成以Si,Ti,Al三元素为主的灰白色基体和条状、小块状黑色相.表面处理后样品经1173K/100h高温氧化后,表层形成了Al2O3、SiO2等致密的氧化膜,并保留有稳定的Si-Ti-Al相,因而改善了表面氧化层结构,大大增强了 TiAl基合金的高温抗氧化能力.

关键词: TiAl基合金 , Al-Si合金 , 表面改性 , 抗氧化性

喷射沉积SiCp/Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展

李微陈振华陈鼎滕杰

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00315

采用紧凑拉伸试样进行恒载和降K控制的拉--拉疲劳实验, 研究了喷射沉积SiCp/Al-7Si复合材料及其基体的疲劳裂纹扩展行为. 通过金相显微镜和扫描电镜观察了复合材料及其基体的组织和疲劳裂纹扩展形貌, 研究了SiC颗粒对复合材料疲劳裂纹扩展机制的影响. 结果表明: 复合材料在任何相同的ΔK水平下其抗疲劳裂纹扩展能力优于基体材料, 并表现出较高的疲劳门槛值. 其原因是复合材料中裂纹裂尖遇到增强颗粒时, 裂纹发生偏转, 特别是SiC颗粒自身微裂纹萌生有效降低了裂纹尖端的应力强度因子, 复合材料的裂纹闭合效应也随之增大. 去除裂纹闭合效应的影响, 当有效应力因子ΔKeff作为裂纹扩展的驱动力时, 复合材料的裂纹扩展速率却高于基体.

关键词: Al-Si合金 , SiC particle , composite , spray deposition , fatigue crack growth , crack closure

凝固条件对Al-Si复合材料中共晶Si形貌的影响

张学习 , 王德尊 , 姚忠凯

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2003.02.013

为了优化压铸态Al2O3f/Al-15Si复合材料中Si相组织,利用金相和SEM分析了Al-15Si合金和Al2O3f/Al-15Si复合材料中Si相在不同冷却方式下的形貌特征.结果表明:压铸态和重熔后炉冷态的Al-15Si合金中共晶Si均为片状,而Al2O3f/Al-15Si复合材料内共晶Si由片状转变为棒状;Al2O3f/Al-15Si复合材料750℃重熔后在水淬、模具中冷却和炉冷冷却条件下分别获得了细小变质态、针状及棒状等形态的Si相;炉冷处理可作为优化压铸态复合材料组织的一种途径.

关键词: 金属基复合材料 , 凝固 , 纤维 , Al-Si合金

不同制备工艺对高硅铝合金组织及力学性能的影响

甘卫平 , 刘泓 , 杨伏良

材料导报

针对航空航天电子封装用轻质高硅铝合金材料,采用铸轧工艺、喷射沉积工艺和粉末包套热挤压工艺制备了硅含量高达35%的高硅铝合金,利用金相显微镜、万能电子拉伸机、SEM对3种不同工艺所制备材料的微观组织、力学性能及断口进行了检测分析.结果表明:在含硅量相差不大时,粉末包套热挤压工艺成型材料的硅相细小,可达到2~10μm,且分布弥散均匀,抗拉强度达到174MPa,比铸轧工艺成型材料的强度提高了86.1%,比喷射沉积工艺成材料的强度提高了57.2%.

关键词: 电子封装 , 粉末冶金 , 喷射沉积 , 熔铸 , Al-Si合金

近共晶Al-Si合金的晶粒细化

孙瑜 , 吴振平 , 柳秉毅 , 孙国雄

中国有色金属学报

研究了Al-Sr变质剂和锆复合盐细化剂对高近共晶Al-Si合金宏观/微观组织的影响.结果表明:单一Al-Sr变质剂的加入,不仅改变了共晶硅的形貌,同时对合金的组织也有较明显的细化作用.这可能是由于锶的加入,改变了液态金属的结构,导致枝晶尖端前沿生长过冷度增加,降低了枝晶α(Al)固液界面能.当Al-Sr变质剂和锆复合盐细化剂共同作用时,随着熔体中锆含量的增加,铸锭的晶粒度显著减小,当熔体的锆含量超过0.35%,可获得细小、分布均匀的等轴晶,其宏观晶粒尺寸为100~120 μm.与Al-Zr中间合金相比,无论是细化效果还是抗衰退的能力都优于中间合金.

关键词: Al-Si合金 , 变质 , 晶粒细化 , 宏观/微观组织

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