在铝合金中,319是一种最广泛使用的Al-Si-Cu-Mg合金在汽车行业。合金介绍Si含量从5.5到6.5,铜的范围从3.0到4.0 wt % ( 1]。为Al-Si-Cu-Mg合金包括演员结构 α 过程,如果共晶颗粒,毫克₂如果,艾尔。₂铜、铝₅铜₂毫克₈如果₆和其他复杂的金属间化合物( 1, 2]。应用快速凝固过程熔融纺丝(负责),可以避免或减少第二阶段形成和获得过饱和固溶体。熔纺产生亚稳晶、纳米晶体和无定形的阶段,改善机械性能( 3]。

有一个以前的工作的描述"合金( 4)获得的熔纺,评论固体溶解度Si的延伸 α 状态”。然而,负责对结构和性能的影响当Mg添加没有在文献中报道。这些合金力学性能改善纳米晶和非晶相的形成有关。在这个工作中,纳米结构和力学性能实验319合金处理通过检查熔纺丝带与三个不同的镁浓度,分析Mg在纳米结构的影响以及在固溶体合金元素的数量,及其与力学性能的关系。

主合金是一个356合金锭与al - 8.5 - si - 0.3毫克(wt %),添加纯铜和Mg。铸件进行了在石墨坩埚使用感应炉控制的基于“增大化现实”技术的氛围。锭然后remolten石英管和驱逐通过0.5毫米直径孔直径200毫米的表面抛光铜轮旋转30米每秒⁻¹。丝带是20 μ 米厚。表 1显示了合金化学成分。

实验合金的特点利用XRD, TEM /阀杆,和显微硬度技术。x射线衍射测量进行了西门子400 x射线衍射仪使用CuK α 辐射30 kV和25马。TEM /阀杆和HRTEM调查进行了使用FEG-Philips Tecnai F20扫描/透射电子显微镜操作在200千伏,配备了一个能量色散谱(EDS)和内部软件定性、半定量和定量化学分析。为了获得重复的和准确的结果为每个标本10光谱采集和平均。每个光谱收集只有10秒,以避免电子束在样品漂移导致减少统计数据。TEM的标本是由656年起涟漪使用Gatan酒窝磨床使用Gatan其次是氩离子铣691精密离子抛光系统(pip)。HRTEM显微图处理使用数字显微照片(TM) 3.7.0 (Gatan)。显微硬度测量Leitz则是用维氏硬度计压头在Wetzlar显微硬度测试仪采用25克的负载15秒。统计处理标准被用来获得重复的和准确的结果。

在三元系统,以前的工作报告大量的合金元素的固溶度 α 过程矩阵和最小第二阶段形成的结果快速凝固( 3, 4]。这些影响也预期第四纪Al-Si-Cu-Mg合金。XRD证据在图 1(一)表明熔纺有限固溶体的丝带。除了衍射峰对应 α 过程,相关的衍射峰 θ (艾尔₂铜)是可见的丝带0.59%毫克,而山峰Q (Al有关₅铜₂毫克₈如果₆)观察丝带为3.80和6.78%。问峰的强度增加合金具有更高的Mg的内容。这表明自由问阶段的内容增加,预期的结果,因为高质量的Mg合金6.78%毫克。尽管溶解度有限,XRD分析表明,熔纺减少形成的第二阶段。没有证据表明衍射峰属于硅,铝硅共晶或其他复杂的金属间化合物阶段(在传统铸造合金的四进制( 5从熔纺XRD谱)观察。TEM技术应用到关联XRD衍射峰与微观结构和进一步研究的第二个阶段。丝带的明视场透射电子显微图如图 1(b) - 1(d)显示30 - 50 nm第二阶段不规则颗粒的存在(标有箭头的)。可以看到图片的对比,揭示以外的其他阶段的存在 α 过程的矩阵。衍射峰属于 θ 和Q(见图 1(一)相关的这些纳米粒子的存在。这第二阶段的存在也证实了固体溶解度有限使用XRD显示。第四纪问阶段存在作为一个平衡阶段最多的成分在这些四元系统。在我们的研究中,之间的区别及其前体(Q Q稳定阶段^′、QC和QP,所有亚稳态阶段)是考虑XRD的结果。这些前体是连贯的阶段( 6, 7]。然而,大量不同Qs阶段之间存在重叠,然后亚稳态的存在或前兆阶段可以是可能的。

衍射峰和粒子之间的关系上面评论基于EDS研究区域的暗对比观察数据 1(b) - 1(d)。EDS分析进行粒子合金0.59%毫克,如图 2(一个)显示,铝和铜信号。在分析粒子的合金3.80%毫克,见图 2 (b)显示,铝、硅、铜、和Mg信号。合金的0.59%毫克艾尔:铜比例接近2:1确认区域用一个黑色对比图中观察到 1(b)对应 θ 。合金的6.78%和3.80毫克艾尔:铜:Mg: Si比率表明区域暗对比观测的数据 1(c)和 1(d)对应于问:这些成分与XRD的结果相一致。

尽管固体溶解度有限,负责导致高浓度的过饱和固溶体合金元素( α 过程),见表 2。EDS分析被用来得到类似的结果。在固溶体合金元素浓度增加熔纺带,主要用于硅和镁。这些高合金元素固溶淬火后甚至不可能使用传统的铸造。

丝带的详尽分析显示传播大约5 nm纳米颗粒的存在的熔纺合金。暗场技术有利地用于检测低对比度的纳米粒子。丝带的TEM暗场图像有0.59%毫克观察图 3。纳米颗粒可以观察到。这张照片是获得最强烈的衍射模式的晕圈。

我们进一步试图澄清的细节介绍纳米粒子。图 4(一)HRTEM显微照片显示丝带有0.59%毫克。如上所述,nanocrystallites存在的 α 过程的矩阵。快速傅里叶变换(FFT)描绘在图 4 (b)显示的频率归因于微晶 θ 和 α 过程的阶段。纳米粒子的组成是决定使用nanobeam EDS(直径3 nm光斑大小),表明它是接近₂铜( θ )。研究纳米粒子的形态inverse-FFT(传输线)使用 θ 频率(见图 4 (c), 4 (d))。观察到,纳米颗粒不规则形状。(200)的过滤图像平面显示平面距离匹配₂铜(3.04)。

毫克的增加内容(合金3.80%毫克)也会导致形成纳米颗粒分布在类似的方式镁合金的0.59%。这些纳米粒子的nanobeam EDS分析显示元素的存在比例接近问阶段(Al stechiometric比率₅铜₂毫克₈如果₆)。问阶段是起源于毫克增加的内容,也是观察合金6.78%毫克。图 5(一个)显示了一个介绍显微照片与3.80%毫克丝带。问阶段nanocrystallites可以观察到。FFT中描述数据 5 (b), 5 (c)显示了问的频率归因于微晶相。传输线的形象获得了问频率显示纳米颗粒的不规则形状(见图 5 (d))。相对应的晶面间的距离(3.16)问(200)飞机证实EDS的结果。

表 3显示了彩带和锭的显微硬度值。丝带硬度值约2倍的锭相同的成分。Al合金的硬化机制可以被几个因素:Hall-Petch的硬化 α 过程的细胞大小、固溶硬化 α 状态”矩阵,颗粒大小(根据奥罗万硬化)。王等人。 8)发现,熔纺合金显微硬度主要是由一个组合的Hall-Petch硬化小 α 过程细胞大小和固溶硬化 α 状态”矩阵,而纳米粒子的奥罗万硬化是微不足道的。丝带的显微硬度提高3.80和6.78%毫克可能与镁含量较高的固溶体,除了问相体积分数的增加。

从XRD和TEM分析,可以得出的结论是,使用熔纺第二阶段形成最小化,在固溶体合金元素浓度增加。内容:第二阶段组成取决于毫克₂铜合金的0.59%毫克和艾尔₅铜₂毫克₈如果₆合金的6.78%和3.80毫克。这些阶段存在30 - 50 nm纳米颗粒。介绍研究也得出这些阶段为5 - 10 nm纳米粒子的存在。显微硬度值160年和190年之间的熔纺丝带VHN,约2倍比常规铸造合金相同的成分。硬度改进是源于高合金元素浓度的过饱和固溶体和小的纳米结构的起源 α 表示“动作单元格大小,除了纳米粒子的存在。