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体积 2018年 |文章的ID 3472743 | https://doi.org/10.1155/2018/3472743

康王、彭唐黄,宿州农村赵,Wenfang李小君田, ”微观结构的表征以及回收Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的拉伸性能与个人和钛和铈相结合”,扫描, 卷。2018年, 文章的ID3472743, 14 页面, 2018年。 https://doi.org/10.1155/2018/3472743

微观结构的表征以及回收Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的拉伸性能与个人和钛和铈相结合

康王,1 彭唐,2,3 易黄,1 宿州农村赵,2,3 Wenfang李,1 和 6月天1

1机械工程学院、东莞理工大学、东莞,523000年广东,中国

2广西重点实验室加工有色金属和特色材料、南宁,530004年广西中国

3学校的资源、环境和材料,530004年广西、南宁广西大学,中国

学术编辑器:理查德Arinero
收到了 06年4月2018年
修改后的 09年6月2018年
接受 2018年6月24日
发表 2018年12月17日

文摘

个人和结合Ti和Ce在回收Al-Si-Cu-Fe-Mn合金。这些伪造合金的微观结构和拉伸性能。在公元Ti或单独添加,添加的数量从0.03 wt。% 0.09 wt. %。结合Ti和Ce的比率被设定为1:1,1:3和3:1总金额为0.12 wt. %。这些合金的微观结构和阶段进行了使用光学显微镜、x射线衍射测试和SEM和EDS耦合。这些合金的形态被量化分析技术价值,第二阶段的长度,和阶段的分布均匀性。拉伸试验对理解的强化效果进行了修改的过程。结果表明,添加Ce有利于力量和%伸长,因为粗针状的阶段和多面阶段有效地细化。其技术性能值和分布系数与Ce的增加明显降低水平。Ti之外还可以完善二级阶段和技术性能值。 But its effect was not as prominent as the addition of Ce. Combined addition of Ti and Ce elements at the ratio of 1 : 3 resulted in the samples reaching maximum comprehensive tensile properties. In this case, the short needle-like phase was uniformly distributed in the microstructure. Few polyhedral phases could be found in the Al-Si-Cu-Fe-Mn matrix. The strengthening of these fabricated materials was due to the grain refinement forα过程和修改为粗二次阶段。此外,分布均匀性的第二阶段也改变了他们的改性效果。

1。介绍

近年来,多种铸造Al合金已用于工程领域由于其高流动性、铸造收缩率低,耐蚀性好,强度相对较高(1- - - - - -3]。由于共晶硅和行业阶段有利于合金的强度和随后的热处理工艺,被广泛应用于航空航天和汽车工业的结构部分(4,5]。

而不是从铝土矿矿石生产主要的硅合金,获得这些合金回收废铝(如饮料罐头和废弃汽车零部件)是该行业所接受。它一直在鼓励节能和降低成本的目的6]。艾尔废的丰富。但废铝铁的含量相对较高。根据相关的引用(7,8),铁硅合金将导致粗针状的的形成β当它的浓度超过1% -AlFeSi阶段。铁的去除Al矩阵被广泛视为最有效的方法之一,增强机械性能(9,10]。然而,铁铝镁合金在某种程度上也是很有必要的。例如,Al合金中的微量铁可以促进铸造零件的压铸模具的分离(8]。

为了促进回收铝镁合金的力学和摩擦学性能,越来越多的研究集中在改变针状铁相的形态(即通过添加中和元素。、钛、Sr、B、Ce、铬等)(7,11- - - - - -13]。在这些中和元素中,被广泛添加到二级Al合金锰由于针状的细化和修改影响阶段(14,15]。虽然针状的阶段的形态可以显著改变了通过使用锰,促进他们的力学性能还不够突出11,13]。最近的一些研究[16,17)表明,铸造铝合金的力学性能可通过进一步提高同时添加两种中和元素提炼粗阶段。Farahany et al。18]研究了Sr和Bi的交互元素Al-Si-Cu-Fe-Zn合金的力学性能。他们指出,合并后的跟踪Bi和Sr元素一定比例可以显著改变形状的针状的Al-Si-Fe阶段矩阵。

在我们之前的研究19),我们发现,钛的加入可以修改β状态”5FeSi。几项研究[20.,21)还指出,钛的细化有利于针状的第二阶段。此外,值得注意的是铈能有效地修改针状铁相在合金(11,22- - - - - -24]。目前,锰被广泛添加在许多商业相对高铁含量的铝合金(> 1 wt. %)为有效地减少针状铁相的尺寸(25,26]。进一步加强材料,单独添加微量元素进入熔融合金不再能满足工业需求27,28]。

在这部作品中,锰添加到回收Al-Si-Cu-Fe合金提前修改针状铁相。影响个人和联合添加铈钛和这些Al合金的微观结构和优势。尺寸测量的方法29日)的微观结构。除此之外,它是发现这些中学阶段的分布均匀性也会改变这些阶段后修改。但只有少数研究人员分析了微观结构和力学性能之间的关系通过均匀分布因子( )考虑到(30.,31日]。为了了解添加元素的效应在微观结构的特点,在本文中,第二阶段的尺寸和分布均匀性都是量化的。

2。实验程序

2.1。合金的制备

Al-Si-Fe-Cu-Mn-based合金与相对高铁含量(2.12 wt。%的含铁量,由Kinbon有色金属合金制造有限公司,广州,中国)是通过使用二级铝合金准备的。钛和铈的资源来自Al-5Ti-C和al - 10% - ce主合金。这些大师合金提供从山东Al&Mg融化技术有限公司实验合金的化学成分表中列出1(以直读光谱仪,SPECTROLAB / M11公路,德国)。
合金 化学成分(wt. %)
如果 菲 铜 锌 锰 毫克 “透明国际” C Ce 艾尔
Al-Si-Cu-Fe-Mn 10.92 2.12 2.19 0.88 0.51 0.07 0.01 - - - - - - - - - - - - 落下帷幕。
Al-Ti-C - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4.95 0.50 - - - - - - 落下帷幕。
Al-10Ce - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一个€‰ - - - - - - - - - - - - 9.95 落下帷幕。
表1
实验合金的化学成分。

Al-Si-Cu-Fe-Mn合金沉积在一个基地2O3在电阻炉坩埚和融化的。保持半岛融化后30分钟的坩埚在740°C, C2Cl6脱气的平板电脑了。然后,熔融合金是由持有稳定在720°C 10分钟。不同级别的钛(Ti)和铈(Ce)的形式主合金与铝箔包装,沉浸到融化。后把包装主合金熔化,一顶帽子与一根棍子,这都是由石墨,沉浸到融化保证这些掌握合金完全沉浸。基于Ti的剂量和Ce元素Al-Si-Cu-Fe-Mn合金表给出2。个人额外数量的这两个元素都是范围从0.03 wt。% 0.09 wt. %。的钛和铈相结合,总量为0.12 wt. %。列在表2Ti: Ce比率被设置为1:1,1:3和3:1,分别。融化是保存在炉为解散和均化约30分钟。此后,表面的氧化层熔融合金的脱脂,小心地涌入一个永久的模具预热到200°C。冶金分析和拉伸试验样品加工从这些铸锭,在室温下冷却。
样本 # 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10
Ti (wt. %) 0 0 0 0 0.03 0.06 0.09 0.03 0.06 0.09
Ce (wt. %) 0 0.03 0.06 0.09 0 0 0 0.09 0.06 0.03
表2
添加大量的钛和铈在实验合金。
2.2。显微组织观察和量化

为了确认添加微量元素的影响合金的微观结构,光学显微组织的观察和量化。这些样品加工从铸锭的同一位置。研磨和抛光操作之后,他们被使用的解决方案由0.5毫升蚀刻氢氟酸和100毫升H2o .金相分析是由光学显微镜(蔡司/观察者。A1,德国)和扫描电子显微镜(美国杰出人才/ nano - 430)加上EDS设备。X射线衍射分析(XRD、PANalytical / X 'Pert箴MRD,荷兰)是确定的阶段进行制作样品。

细化和修改的影响Fe-rich阶段被微结构量化评估。为此,每个制造合金的微观结构图像被随机选择来自五个不同的地区。也至少50统计样本随机确定每个视图字段。同样与相关文献[29日,32),二次枝晶臂间距(技术)值和长度的二级阶段测量评估修改和细化效果在这五个视图字段: 在哪里 是一个任意的面积和比例修改二次相的微观结构, 是粒子的数量测量视图中的字段,然后呢 是量化的字段的数量。在这种情况下,通过nanomeasurement近似技术性能值进行统计分析软件。的 值确定为50, 是5。

添加元素在这些铝合金不仅可能导致的细化和修改影响阶段,也导致不同的阶段分布千篇一律的矩阵。因此,镶嵌的方法(31日)进行了量化的分布均匀性。如图1维度的微观结构图像(2088×1550像素2)导入MATLAB程序。


图1
的过程分布因子( )的决心。

可以看到从图1获得的微观结构图像均匀分成40单位面积。在这里,整个地区为代表的维度 ,第二阶段的总面积在每个单元的象征是分开 (角标”我”是用于标识每个任意二级阶段在一个特定的单位),第二阶段的数量计算程序并给出 ,和划分的数量单位是象征 (例如, 在这种情况下= 40)。第二阶段的分布均匀性可以由分布因子(图片 )给出如下:

根据这个理论31日),是越低 值,第二阶段越均匀分布在合金的矩阵。在这项研究中,五个视图字段来自不同地区在一个图像进行了分析。的平均值 被视为最终结果反映了中学阶段的分布均匀程度。

2.3。机械特性和质量指数

所有样品的拉伸试验是取自锭的中心。拉伸试验是由使用电脑测试机(日本岛津公司/ AGX,日本)在室温(25°C)。屈服强度(y),极限抗拉强度(ut)和延性得到的应变率1毫米/分钟。根据ASTM E8M-04标准(小尺寸样品,呈现在图2),5个拉伸试验样本为每个合金加工出来。这些标本的断裂表面通过扫描电镜进一步调查。


图2
维度的拉伸试验样品。

3所示。结果

3.1。的分析α过程的谷物

为了确认添加微量元素的细化效果α过程谷物,二次枝晶臂间距(技术)捏造样本统计测量值和给定的图3。这些合金的平均技术性能值在图4。从图3(一个),没有任何添加微量元素,和第二阶段α过程的谷物Al-Si-Cu-Fe-Mn-based合金非常粗糙。基础的铈添加合金导致微观结构的一个重要改变即使用量只有0.03 wt. %。见图3 (b)通过增加铈量,缩短然后粗针状的阶段α过程精制谷物。随着添加量的增加从0.03 wt铈。0.09 wt %。%(图3 (c)和3 (d))的大小α过程颗粒不断减少。它也指出,中学阶段的尺寸减少随着添加量的增加铈。数据3 (e)- - - - - -3 (g)基于合金的微观结构图像与钛补充道。当钛量的增加从0.03 wt。0.06 wt %。%,技术性能值却降低了。但是它增加时,钛量增加到0.09 wt. %。从图4,在微量元素的情况下单独补充道,发现铈的细化效果α过程比钛更加突出。合金的微观结构与结合Ti和Ce元素给出了数据3 (h)- - - - - -3 (j)。显然,技术价值和中学阶段的长度达到最大值时,钛和铈的添加量是确定为0.03 wt。wt %和0.09。分别为%(添加比例的Ti: Ce 1: 3)。然而,技术价值增加而增加钛的水平。

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0.09 (j) # 10 wt。Ti + 0.03 wt %。% Ce
图3
样品的微观结构不同添加量的Ti和Ce。

图4
平均技术价值的合金不同数量的Ti和Ce。
3.2。洞察力的第二阶段

图5显示Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的微观结构与不同数量的铈钛和更高的放大倍数。

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图5
样品的微观结构与不同添加量的Ti和Ce。

如图所示,形成二级阶段和不同形状添加不同水平的Ti和Ce可以观察到。图5(一个)显示Al-Si-Cu-Fe-Mn-based合金的微观结构。可以看出,第二阶段与针状的形状、粗糙的多面形状,和粗dendrite-like形状是存在于微观结构。数据5 (b)- - - - - -5 (d)显示了微观结构与不同数量的铈单独补充道。很明显,粗dendrite-like阶段不能发现在这个示例当铈的添加量是0.03 wt. %。相比之下,图5(一个),多面阶段大小是更大的在这种情况下。0.06 wt铈用量的增加。%,粗多面阶段减少(图5 (c))。与此同时,揭示汉字形状的阶段。从图5 (d),发现多面阶段很好当铈的用量增加到0.09 wt. %。在这种情况下,数量的汉字阶段仍然存在视图中的字段。

Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的微观结构与不同个人添加大量的钛中显示数据5 (e)- - - - - -5 (g)。与基于合金的微观结构相比,粗dendrite-like阶段缺席在合金钛被设置为0.03 wt的剂量。%(见细节图5 (e))。在这种情况下,多面阶段变得粗糙,但针状的阶段的变化并不显著。当个人添加钛增加到0.06 wt。%,所有的中学阶段(如图5 (f))是更好的。与钛用量增加到0.09 wt。%,这是发现的尺寸变得又粗(图针状的阶段5 (g))。

数据5 (h)- - - - - -5 (j)显示基于合金的微观结构与钛和铈相结合。与个人添加的合金钛或铈,减少粗多面阶段可以发现当结合Ti和Ce 0.03 wt。wt %和0.09。分别为%。在这些微观结构中,针状的阶段是著名的细化效果示例# 8(图所示5 (h))。当添加大量的钛和铈都0.06 wt。%,一些粗糙的多面阶段再次显示(见细节图5(我))。从图5 (j)的大小,发现多面阶段显著减少,但粗针状的阶段。至于样品的微结构# 8 ~ # 10,几个汉字阶段规模相对较小,也可以找到。

第二阶段是统计测量的长度和图中提供6。可以看出dendrite-like阶段的长度与铈合金添加只有大约1/4到1/3的合金。针状的阶段显示的最小长度示例# 4。这个示例最突出全面细化的影响二次阶段。钛和铈的情况同时补充道,针状的阶段样品的长度# 8是最低的(与Ti和Ce的构成元素的比例是1:3)。然而,它仍然具有较大的针状的阶段与样品相比单独添加铈(样品# 3和# 4),但略低于合金钛单独补充道。从示例# 8,多面阶段是消失了。多面阶段重新出现时钛剂量的增加(见样本数据的细节# 9和# 10)。这些次要的阶段的尺寸也越来越大。


图6
第二阶段样品的长度。
3.3。金属间化合物的识别阶段阶段

制造合金已确定的阶段通过EDS和x射线衍射测试。图7(一)显示了SEM和EDS测试形象(映射模式)的合金。它表明dendrite-like、多面体和针状的阶段Al-Fe-Mn阶段,硅相,和铝硅共晶相6,15),分别。值得注意的是,母亲合金中的硅量仅为10.9%,低于过共晶成分。存在的多面硅的合金在凝固过程中由于种族隔离硅铝。这种现象也被报道引用(33,34]。

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(d)
图7
制作样品的识别阶段利用SEM / EDS和XRD: (a) Al-Si-Cu-Fe-Mn合金,(b)与Ce的合金,(c)钛的合金,合金与Ce和Ti (d)。

EDS测试结果图7(一)表明,粗dendrite-like阶段主要由铁和锰元素。XRD分析表明,dendrite-like阶段可能是85年(Mn0.72菲0.28)14如果阶段。此外,3.21如果0.47(共晶硅)和艾尔86年菲14存在。Al-Si-Cu-Fe-Mn合金添加了铈的情况(图7 (b)),这个阶段可以观察到不同的灰度图像。EDS和XRD分析后,明亮的阶段可能2CeCu3。这个阶段与汉字的形状9菲0.84锰2.16Si。细纤维相分布矩阵是修改后的共晶硅(确定为9Si)。图7 (c)显示的扫描电子显微镜照相术Al-Si-Mn-Fe合金和钛补充道。扫描电镜显微组织显示纤维阶段和短针状阶段。根据x射线衍射模式,它们是0.39菲0.85如果0.14“透明国际”0.80和艾尔3.21如果0.47阶段,分别。

从XRD结果图7 (d),发现五种化合物形成的合金钛和铈同时补充道。三种典型的阶段是标记为“(1)”“(2)”和“(3)”扫描电镜微观结构图像,和这些次要的成分阶段提供了表3。因为钛和铈可以检测到在第二阶段“(1)”,它可能是AlCu的混合物2Ti和CeSi2。的元素铝、硅、锰、铁、铜可以发现在该地区,贴上”(2)。“这是注意到铜的浓度在这个中学阶段是极低的。因此,它可能是铁3如果,艾尔。8菲2如果,菲2MnAl阶段从基体沉淀铜元素溶解。扫描电镜图像的针状的阶段被标记为”(3)。“通过EDS和XRD分析结果,这个阶段可以确认为铝硅共晶。
地区 艾尔 如果 铜 菲 锰 Ce “透明国际”
(1) 66.94 22.11 1.37 - - - - - - - - - - - - 3.12 6.46
(2) 69.71 13.09 0.02 9.26 7.94 - - - - - - - - - - - -
(3) 58.47 41.53 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
表3
第二阶段的作品三个区域图7 (d)。
3.4。力学性能和断裂形态

包含屈服强度(y)的拉伸性能,极限抗拉强度(ut)和%伸长的伪造合金呈现在图8。

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(一)
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(c)
图8
这些合金的拉伸性能。(一)极限抗拉强度。(b)的比例伸长。(c)屈服强度。

从图8,很明显,添加钛和铈可以有效地促进全面建立合金的拉伸性能。添加这些元素后,极限抗拉强度(ut)、伸长率、屈服强度(y)都增加了。

当铈单独添加到基于合金数量从0.03到0.09 wt。%(样品# 2 ~ # 4),发现合金的y值是线性增加。但是UTS和%伸长值降低,然后增加了。的生产价值基础与铈合金添加到最大的样品# 4 (186.3 MPa),高于51.2%的合金。但是样品# 4的%伸长不高于样品# 2是基于近三倍的合金。值得注意的是,生产和y值的示例# 4的第二个最高的在所有样本。

当钛分别添加到基于合金数量从0.03到0.09 wt。%,这是发现这些合金的%伸长值是线性下降。UTS和y值的变化趋势在这三个样品都是一样的。发现样品# 6拥有第三最高UTS和y值。示例# 6的ut,约高出48%的合金,和只有4 MPa低于示例# 4。y值的不同样本# 6和# 4之间只有0.2 MPa。

值得注意的是,加强效果的添加铈和钛更突出。当钛和铈添加的比例1:3(示例# 8,Ti: 0.03 wt。%,Ce: 0.09 wt. %), UTS值达到最大的在所有的这些实验样本。它是基于合金高出54.6%。与其他的样品相比,%伸长和y值也达到最大。但是,当超过0.03 wt添加钛元素。%,强度和伸长值都降低了。UTS和%伸长值下降的剂量增加钛。同时添加钛和铈在这些情况下,最好的合金的强化效果显示在合并后的钛和铈的比率1:3。

选择几种典型断口表面的合金制作,在图9。图9(一个)显示了基于合金的断裂表面。粗解理面可以找到在这个模式中,这表明这种合金的破坏是由晶间裂纹引起的。从微观结构分析的结果,它是基于发现的意思是技术价值合金(图4)达到最大值,这与粗解理面有很好的协议在此模式。相比之下,图9(一个),它是发现解理面图9 (b)更小。它是由于铈的作用除了技术性能的降低值。除此之外,一些微粒也可以观察到在这断裂模式。至于基于样本的合金和钛增加(图9 (c)),很明显,解理面大于与铈。是相应的技术性能结果图4。图9 (d)显示了更好的解理面断裂表面。它导致裂缝穿透的细颗粒材料,支持更高的y和%的伸长值样本# 8(见细节图8)。放大更高的断裂模式示例# 8图右上角的提供9 (d)。可以观察到几个小酒窝的显微照片。

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图9
Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的断裂模式与不同添加量的Ti和Ce: (a)为基础的合金,(b) Ce: 0.09 wt。wt %, Ti (c): 0.06。wt %, (d) Ti: 0.03。wt. % % + Ce: 0.09。
3.5。分布均匀性的第二阶段

从微观结构观测数据3和5第二阶段的技术价值观和维度与元素的添加改变了。与此同时,值得注意的是,中学阶段的分布均匀性也不同。根据微观结构图像(放大500倍),图中介绍的方法1分布因素( ,计算(2结论在图)10。


图10
在这些合金分布因素的第二阶段。

结果表明,最高 揭示了在样本# 6,这意味着第二阶段的分布矩阵是相对不均匀。钛或铈添加时,这一现象支持生产低,%伸长,和y值的示例# 6。样品# 8 # 4,第二个最低最低 值,分别。他们与相对高强度显示在图8。它还表明,添加0.03 wt。示例0.09 wt %钛。%有助于提高铈在铝二次阶段矩阵的分布均匀性。因为精制粗阶段组织导致的减少 每个量化单位价值平衡的地区。

4所示。讨论

4.1。Ti和Ce的效果

从这项研究EDS调查(见细节图7),众所周知,粗dendrite-like阶段和针状的阶段主要是由铝、硅、铁和锰。Al-Fe-Mn-Si系统形成的化合物在平衡条件下被Raghavan[总结35]。在这项研究中,这些样品在室温下冷却。化学计量的修改和细化阶段已经决定通过EDS测试。

在分析阶段的微观结构和定量结果的维度,发现铈的加入二次细化的阶段和技术价值突出。而不是揭示粗阶段,纤维越细阶段观察到或铈钛后补充道。这种现象已经被粉丝支持et al。36),汉字的阶段和的大小α过程晶粒尺寸的增加将减少铈。铈的修改影响减少主如果阶段的大小和形状也被证明(37]。与此同时,许多研究人员提到,钛的加入会导致的形成3Ti阶段,异构核α状态”粮食。添加Al-Ti-C可能导致的形成4C3在这些铝合金,也被作为成核阶段的核心包含硅(38]。

铈和钛的修改和细化行为是由于(1)impurity-induced缠绕(39),(2)抑制成核温度的第二阶段(40),和(3)异相成核41]。在这项研究中,母亲合金中的硅含量约为11%。相对粗阶段矩阵在某种程度上是由硅含量高。原子半径的不同添加元素和硅之间可能修改的主导因素。在考虑impurity-induced缠绕理论,Ti的修改效果和Ce Al-Si-Cu-Fe-Mn合金取决于元素的原子半径比。理想的原子半径比,Lu和海勒威尔报道,39)是1.646。根据数据的原子半径(42),Ti的原子半径比( )是1.239和Ce的镭原子比例( )是1.56。很明显,Ce的镭比率非常接近理想条件的修改。因此,在Al-Si-Cu-Fe-Mn添加铈合金有更好比添加钛改性效果。

至于样品与铈单独添加(样品# 2 ~ # 4),发现技术性能值,大小的第二阶段, 值随着铈用量的增加减少。修改后的第二阶段具有更小的尺寸。合金随铈含量的增加,多面之间的变化阶段和针状的阶段却降低了。它会导致减少的趋势 价值在样品# 2 ~ # 4。此外,更好的中学阶段有更大的铝合金的特定区域。在合金的凝固过程,美好的初中阶段将阻碍经济增长α过程谷物或提供更多的异相成核芯α过程晶粒,达到了减少技术性能值。

与钛分别添加到样品(样品# 5 ~ # 7),发现修改的效果比母亲少突出与铈合金单独补充道。第二阶段的尺寸与钛剂量的增加减少。但最小技术性能值显示在示例# 6 (0.06 wt。% Ti添加)。我们还报道,钛的高添加量会导致经济衰退的细化效果α过程(19]。从图6可以看出,多面阶段之间的尺寸差异和针状的阶段仍然突出样品# 5 ~ # 7。这可能是高的原因 样品用不同的单独添加钛的价值。

和样品的情况结合Ti和Ce、微观结构的变化是显而易见的。很少能找到多面硅相在示例# 8 Ti的比率:Ce是1:3。细针状的阶段是均匀分布的矩阵,导致相对较低 这个示例的价值。随着钛用量的增加,一些多面阶段和小尺寸再次出现针状的阶段的长度变得更高。

从上面的分析,可以得出结论,多面阶段和针状的阶段可以通过添加铈。钛还可以修改和完善这两种阶段,但其效果不如铈引人注目。修改和细化效果同时也突出当钛和铈添加比例的1:3。这一现象的原因可能是Ti和Ce和硅等元素发生反应,铜、铁,形成多个二级阶段和避免粗的生成阶段。当添加的比例Ti: Ce增加时,可以提供更多的钛形成这些次要的阶段。在这种情况下,铈的细化效果减弱。因此,中学阶段的尺寸增加。

4.2。Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的强化机制

晶粒尺寸、尺寸和分布均匀性的第二阶段是随不同的微量元素补充道。比较后,发现Al-Si-Cu-Fe-Mn合金添加了铈具有相对较低的技术价值和更好的第二阶段。粗针状的和多面阶段的修改有利于避免应力集中在微观结构的趋势。更好的α过程颗粒具有较大的比表面积的颗粒边界,这有利于错位滑动(43]。与此同时, 的样本值# 3和# 4相对较低,这有助于防止应力集中和缺陷形成的微观结构(44,45]。

与钛添加合金的情况,减少技术性能值不是添加铈合金一样引人注目。第二阶段的分布均匀钛的合金是低于添加铈合金。在这三个样品中,样品# 6具有最低的技术性能,但其价值 值特别高。从图8,其延伸率较低,但其强度高于其他样品,单独添加钛。它表明,中学阶段的分布均匀性Al-Si-Cu-Fe-Mn合金将显著影响其延性。

样品# 8 ~ # 10与铈合金和钛同时补充道。结果表明,样品的拉伸性能# 9和# 10很穷。但是样品# 8拥有最具吸引力的拉伸性能。示例# 8 %伸长以来相对较高,几个酒窝存在断裂表面(图9 (d))。此外,极限抗拉屈服强度的样品# 8也高于其他样本。同时修改钛和铈后,这个样本具有较低的技术价值和细和均匀分布次要的阶段,这是良好的综合抗拉性能的主要因素。

5。结论

添加铈和钛的影响在Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的微观结构和力学性能。可以得出以下结论:(1)个人和结合钛和铈导致中等阶段和细化α状态”。此外,中学阶段的矩阵的分布均匀性也有所改善(2)铈的添加量为0.09 wt。%可以有效地细化α过程谷物和修改针状的阶段(3)钛的添加量也可以提炼多面体和针状的阶段,但其效果并不突出的铈的添加(4)结合0.03 wt。Ti和0.06 wt %。% Ce(“透明国际” : Ce = 1 : 3) led to the promotion of comprehensive tensile properties of the Al-Si-Cu-Fe-Mn alloy. In this moment, the UTS, YS values, and the % elongation reached the maximum value. When the ratio of Ti : Ce was increased, the modification, refinement, and strengthening effect were decreased

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现已经存入“回收Al-Si-Cu-Fe-Mn合金的微观结构和性能表征与铈钛和使用阶段识别技术”存储库(3472743. v1)。使用的数据集或分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。MATLAB程序对微观结构量化研究也可以提供的格式”。m”文件。实际上,所有结果和数据生成或在本研究分析包括在发表的这篇文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了研究启动资金DGUT (GC300502-52),广西自然科学基金(批准号2017 gxnsfaa198271),广西教育部门的项目(批准号2018 ky0034),科学研究基金会DGUT高级人才(创新团队)(批准号KCYCXPT2016004),开发项目(关键)东莞社会科学和技术(批准号广西20185071401604),创新驱动发展基金会(批准号AA17202011-1)、广东省科技计划项目(批准号2017 a010103033和2016 a010103040),和广西重点实验室加工有色金属和特色材料(批准号GXYSYF1812)。

补充材料

(补充材料)

引用

  1. 竹内s, m . Okayasu y Ohkura s Takasu h . Ohfuji和t .受伤,”"合金的力学性能的研究(ADC12)所产生的各种铸造过程,”材料科学与工程:一个卷,543年,第192 - 185页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. j·l·杨w . Li du, k, p .唐,“如果和倪Al-Ni-Si合金流动性的评估内容通过使用热分析,“Thermochimica学报,卷645,7 - 15,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. h·杨董、张,y元,和美国,“制造和表征的原位合成碳化硅/铝复合材料燃烧合成法和热压机整合方法,”扫描卷,2017篇文章ID 9314740, 11页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. p . Tang z胡、赵y和黄问:“调查硅合金的凝固过程通过使用数值牛顿热分析方法,”材料研究表达,4卷,不。12日,第126511条,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. d·h . Chen元,吴,w•谢h . Wang和b·杨”Cu-Cr-Ag的微观结构和性能之间的关系——(Ce)合金使用微观调查,“扫描卷,2017篇文章ID 4646581、8页,2017。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. Wan, w . Chen l .刘曹x, l .周和傅z,“微量钇除了影响的显微组织和拉伸性能回收al - 7 - si - 0.3 - 1.0毫克- -铁铸造合金,”材料科学与工程:一个卷,666年,第175 - 165页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. 汉和x Liu”阶段控制和形成机制Al-Mn (fe)金属间化合物颗粒与FeCl Mg-Al-based合金3添加或熔体过热。”Acta Materialia卷。114年,54 - 66年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. t高,z .问:李,张y . x, x f·刘,“进化的行为γ状态”3所示。5FeSi Mg融化和分离从Al-Si-Fe合金,铁的方法”Metallurgica学报没有,卷。31日。1,48-54,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. e . m . Elgallad m·f·易卜拉欣·h·w·Doty f·h·塞缪尔,“晶铝铸造合金的微观结构描述含有稀土的添加,“哲学杂志,卷98,不。15日,第1359 - 1337页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. c . b . Basak和n h .先生,”形态变化和隔离的β状态”9菲2如果2阶段:更好的再循环能力铸造铝硅合金的角度来看,“材料和设计卷,108年,第288 - 277页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. y关,j . Du t .问:吴d d i n . h .曹W.-F。李,D.-Y。徐”B-Cr对微观组织和力学性能的影响的a356 - 1.3% - 20% mg2si /铁回收铝基复合材料,”中国有色金属学报,27卷,不。4、685 - 691年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. s . Farahany a . Ourdjini m . h . Idrsi和s . g . Shabestari“Bi的影响,评价某人,Sr和冷却条件对共晶阶段在一个"合金(ADC12)原位热分析,“Thermochimica学报,卷559,不。5,59 - 68年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. s Farahany A . Ourdjini t . A . Abu Bakar和m·h·伊德里斯”一种新的评估方法的影响Sr和Bi互动ADC12铝压铸合金、”Thermochimica学报,卷575,不。1,第187 - 179页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. 张平,z, b . Liu和w·丁”,化学成分对高压压铸合金的拉伸行为Al-10Si -y铜-xMn -z菲。”材料科学与工程:一个卷,661年,第210 - 198页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. x·d·e·r . Wang回族,g . l .陈”共晶Al-Si-Cu-Fe-Mn合金在室温和高温力学性能增强,”材料和设计,32卷,不。8 - 9,4333 - 4340年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  16. p . Tang w·李,赵y, k . Wang w·李和f·詹”的影响和镧锶同时添加二级Al-Si-Cu-Fe合金的微观结构和力学性能,”《稀土,35卷,不。5,485 - 493年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. x的歌,h .严,张x”组织和机械性能的al - si - 0.7 - 7 -镁合金形成的加法(Pr + Ce)”《稀土,35卷,不。4、412 - 418年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. s . Farahany m·h·伊德里斯,a . Ourdjini”和锶铋互动对组织发展的影响,二次Al-Si-Cu-Fe-Zn合金力学性能和金相,”材料科学与工程:一个卷。621年,28-38,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  19. p . Tang w·李,王k . et al .,”效应Al-Ti-C母合金的微观结构和力学性能还共晶Al-Si-Fe-Cu合金、”材料和设计卷,115年,第157 - 147页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  20. f .江,h·张,孟x和l .李“Ti除了对Al-Mn-Mg-RE合金的微观结构和力学性能,”材料和设计,55卷,不。6,280 - 285年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  21. s . Min, c .康华牌和h . Lanping“Ce的影响和Ti Al-Cu-Mg-Ag合金的微观结构和力学性能,”稀有金属,26卷,不。1,28-32,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  22. r·艾哈迈德·m·b·a . Asmael”铈对微观结构的影响和共晶铝硅活塞合金的凝固,“材料和制造工艺没有,卷。31日。15日,第1957 - 1948页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. e . m . Elgallad h·w·Doty, s . a . Alkahtani f·h·塞缪尔,”洛杉矶和Ce添加修改的铝硅合金为基础,“材料科学与工程的发展ID 5027243条,卷。2016年,13页,2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. n . a . Nordin s Farahany t . a . Abu Bakar大肠,和a . Ourdjini“组织发展阶段反应特性和力学性能的商业al - 20%毫克2Si -xCe原位复合凝固冷却速度缓慢,“杂志的合金和化合物卷,650年,第834 - 821页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  25. l .张和l . n . Damoah“当前技术的铁铝合金,”基本阅读光金属:铸造车间铝生产,数量3,j . f . Grandfield和d . g . Eskin Eds。施普林格,页101 - 106年,可汗,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. j·a·瑞恩和博瑟姆·g·h·铁铝合金。”分析化学,21卷,不。12日,第1524 - 1521页,2002年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. 问:x n . Li Liu王et al .,“Al-Ti-B丝带、锆元素的组合效应除了微观结构,机械和ZA22合金的阻尼性能,”材料和设计卷,127年,第105 - 97页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. c .秋苗,李x et al .,“协同效应Sr和La A356.2合金的微观结构和力学性能,”材料和设计卷,114年,第571 - 563页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  29. y . Rao, h .燕,z,”共晶硅和修改β状态”5FeSi阶段相应ADC12合金采用钐,”《稀土没有,卷。31日。9日,第922 - 916页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. j . Boselli p·d·投手,p . j .练习刀功和i . i辛克莱,“中学阶段通过有限的身体镶嵌分布分析,”杂志的显微镜,卷195,不。2、104 - 112年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  31. j . e . Spowart b Maruyama, d . b .奇迹,“空间异构系统的多尺度表征:对不连续地增强金属基复合材料微观结构,”材料科学与工程:一个,卷307,不。1 - 2日,51 - 66,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. j·杜·d·丁,z徐et al .,“CeLa除了对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金的微观结构和力学性能,”材料的表征卷。123年,42-50,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  33. S.-r。王,r·马Y.-z。王,王y, L.-y。杨,“增长机制主要硅铸造亚共晶铝硅合金,”中国有色金属协会的事务,22卷,不。6,1264 - 1269年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. o . e . Sebaie a . m .塞缪尔·f·h·塞缪尔·h·w·多提,“混合稀土的影响,冷却速率及热处理对共晶硅粒子A319.1特点,A356.2和A413.1铝铸造合金,”材料科学与工程:一个,卷480,不。1 - 2、342 - 355年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. 诉Raghavan”Al-Fe-Mn-Si (aluminum-iron-manganese-silicon)。”杂志的相平衡和扩散,32卷,不。3、255 - 257年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  36. c .风扇,美国长,w . Mingfang, y Huaide,“Ce-rich效果混合稀土添加二级硅合金显微组织和拉伸性能,”稀有金属材料与工程,43卷,不。12日,第3077 - 3073页,2014年。视图:谷歌学术搜索
  37. 问:李,t·夏y局域网,w·赵l .风扇和p . Li”效应的稀土铈添加过共晶的显微组织和拉伸性能的al - 20% si合金”杂志的合金和化合物,卷562,不。1,25-32,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. h·l . Yu x Liu叮,x扁,“一个新的成核机理主要Si like-peritectic耦合的高山和艾尔4C3,近共晶铝硅合金杂志的合金和化合物,卷429,不。1 - 2、119 - 125年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. 美国z Lu和a·海勒威尔”铝硅合金中硅改性的机理:杂质诱导孪生,”冶金交易一,18卷,不。10日,1721 - 1733年,1987页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. j . y . Chang g·h·金,即g .月亮,和c . s . Choi”主要硅晶体中稀土浓度稀土Al-21wt补充道。% Si合金”,Scripta Materialia,39卷,不。3、307 - 314年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  41. 美国对冲基金和k . n .您正在“改性硅合金的共晶硅,”材料科学杂志,43卷,不。9日,第3027 - 3009页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  42. j·c·斯莱特在晶体,原子半径”《物理化学》杂志上第41卷。。10日,3199 - 3204年,1964页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  43. k, h, t .胡锦涛et al。”力学行为和加强机制在超细晶粒precipitation-strengthened铝合金,”Acta Materialia,卷62,不。5,141 - 155年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. a . m . Murphy, s·j·霍华德和t·w·Clyne”描述粒子聚集的严重程度及其对断裂的影响颗粒间,“材料科学与技术,14卷,不。9 - 10,959 - 968年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  45. 问:高,s, s, x, r·杜和p”,影响超声波振动处理矿的粒度分布2颗粒增强铝复合材料”,材料科学与工程:一个卷,680年,第443 - 437页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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