Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形行为研究

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Al-Si研究现状

1.4 Al-Si合金的研究现状铝的比重小，塑性好，具有优良的导电性和导热性，表面有致密的氧化膜保护，抗腐蚀性好，而且回收成本低，是一种可持续发展的有色金属。

在纯铝中，加入其它金属或非金属元素，能配制成各种可供压力加工或铸造用的铝合金。

由于铝的密度小，其比强度(拉伸强度/比重)远比灰铸铁、铜合金和球墨铸铁的高，仅次于镁合金、钦合金和高合金钢[80]。

铝及其合金的上述优点决定了它在工业上越来越重要的地位和突飞猛进的发展。

铝的消费己从最初的军工、航空航天、电力、机械等传统领域扩展到交通运输、建筑等领域，其中交通、建筑及包装三个领域的消费比例约占消费总量的70%，而汽车工业的发展也为铝材消费提供了巨大的市场空间。

铝合金最早于1903年试用于内燃机活塞，其成分为Al-10%Zn-3.5%Cu，然而其耐热性不能满足要求，不久就被放弃，但对活塞材料的发展是个突破。

随后欧美研制出Al-8%Cu合金，改进了活塞的耐热性，基本上满足了当时活塞的使用要求，因而该合金曾盛行了一个时期。

1921年“Y合金”(Al-4%cu-1.5%Mg-2.0%Ni)问世，合金中加入Cu和Mg起到弥散强化作用，加Ni 生成NiA13金属间化合物，提高了合金的抗高温蠕变性能。

这样，“Y合金”以其高耐热性、较好的铸造和锻造性能而作为典型的活塞用铝合金而广泛使用。

我国研制成功RR合金(Al-2%cu-l%si-1%Fe-1.5%Mg-1%Ni)，通过加入Ni、Fe等合金元素提高了耐热性81】。

1920年PacZ发现Na对Al-si二元共晶合金具有变质作用[82]，能改变合金的显微组织，显著提高合金的力学性能，Al-si共晶合金开始应用于活塞生产。

1924年德国KS公司研制成功膨胀系数低于“Y合金”的A1-Si系活塞合金—KS245合金(Al-14%Si-4.5%Cu- 1.5%Ni-0.7%Mg)。

1926年KS公司研制成功过共晶Al-Si合金KS280，达到进一步降低合金热膨胀系数的目的。

粉末冶金TiAl合金的热变形行为研究

其是针对采用氩气雾化粉末制备的粉末冶金ＴｉＡ１合金而言几乎是空白。由于制备工艺的不同，粉末冶金ＴｉＡ１合金的原始坯料组织有较大差异，有必要专门对粉末冶金ＴｉＡ１合金的热变形行为进行研究。
０．００１～０．１ｓ～，工程应变量为５０％，研究其在高温压缩变形中的流变应力行为。研究结果表明：在实验范围内，粉
末冶金ＴｉＡ１合金在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶，其流变应力随应变速率的增大而增大，随变形温度的升高而降低；粉末冶金ＴｉＡ１合金热压缩变形过程的流变行为可用包含Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ项的Ｚｅｎｅｒ．Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数来描述，所获得的峰值应力表达式为：：９０．９１Ｉｎ｛（Ｚ／１．６８×１０）＋［（Ｚ／１．６８×１０）＋１］｝，其变形激活能
程，而粉末冶金法（ＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＰＭ）可以使得这些问题得到根本性的解决。粉末冶金方法不仅能够消除宏观偏析，获得的组织细小均匀，而且可以实现复杂制件的近终成形，避免该材料的机加工困难，成为目前国内外材料研究领域的热点～。粉末冶金法制备ＴｉＡ１合金主要有元素粉末法和预合金粉末法，随着制粉工艺的不断提高与完善，采用预

论文

铝合金压铸技术的研究现状袁昊摘要: 综述了压铸铝合金的开发及应用状况、计算机模拟技术在压铸铝压铸技术中的应用、半固态流变压铸浆料制备及超低速压铸技术等先进铝合金压铸技术研究的最新进展。

并指出将不同先进压铸技术的结合应用,可进一步提高铝合金压铸件性能, 促进压铸技术的发展。

关键词: 压铸; 铝合金; 数值模拟Abstr act: The research and application of die-casting aluminum alloy, computer numerical simulation indie-casting are described. The advanced die-casting technologies for aluminum alloys such as: semi-solid slurry preparation technology of rheocasting processing, super slow speed die-casting technology are recommended. It isindicated that the combination of varies advanced die-casting technologies could improve the property of casting and promote the development of die-casting technology.Key words: die-casting; aluminum alloy; numerical simulation目前, 工业上应用的压铸铝合金主要有以下几大系列: Al-Si、 Al-Mg、 Al-Si-Cu、Al-Si-Mg 等压铸铝合金具有较高的比强度、抗蚀性能和良好的铸造性能、加工性能和可再生性, 以及优良的导电导热性能, 广泛应用于汽车、航空航天和电器工业等领域。

一、项目名称-科学技术研究院-南京理工大学

一、项目名称基于熔体结构调控的纳米晶种材料研制与应用关键技术二、申报奖种技术发明奖三、提名单位山东省四、提名意见单位认真审阅了该项目推荐书及其附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合填写要求。

按照要求，项目完成人工作单位对该项目的拟推荐情况进行公示。

该项目针对轻质合金材料在交通运输、国防军工和航空航天等制造业轻量化发展急需和技术瓶颈，以多相熔体团簇演变与微观反应机制为突破口，发明了Al-P系、Al-Ti-C-B-N系和Al-B-C-N系纳米晶种材料及纳米晶种技术，并研制了以耐热高性能铝合金为代表的超高性能轻质新材料。

以发明成果为技术依托，从无到有自主孵化一家新材料企业，并认定为高新技术企业。

发明产品在15个国家和地区获得应用。

项目共授权国家发明专利22项，出版专著1部，参与制定国家标准3项，获山东省技术发明一等奖1项。

该项目突破了铝材高温强化技术瓶颈，提升了我国铝合金新材料自主创新能力，推进了铝合金行业节能减排、绿色制造和转型升级。

该项目完成人政治立场坚定，工作踏实，积极地将科研成果转化为生产力，服务经济发展，为各高校、科研机构和企业输送了急需的高技术人才。

鉴于项目完成人及团队长期以来在所属领域的重要贡献，2016年被授予山东省首届“科技领军人才创新工作室”。

对照国家科学技术奖授奖条件，提名该项目为国家技术发明奖二等奖。

五、项目简介交通运输、国防军工和航空航天业对轻量化和节能减排提出了越来越紧迫的需求，以高性能铝合金为代表的高端轻质合金新材料成为支撑行业发展的战略基础。

但熔铸过程不可控、生产环境不友好、产品质量不稳定和服役过程不耐热等关键共性难题尚未得到根本解决，制约我国轻质合金材料产业结构由中低端向中高端迈进，也与国家新材料产业高质量发展和生态文明建设要求相距甚远。

本项目以多相熔体原子团簇调控为突破口，发明了纳米晶种材料及其应用技术；通过纳米晶种诱导和原位构筑耐热相三维构型，设计并研制出耐热高强铝合金新材料，突破了以合金成分设计调控耐热相的传统思路，满足了轻量化发展及其绿色制造的紧迫需求。

各种牌号铸铝的主要特点及用途

各种牌号铸铝的主要特点及用途Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998各种牌号铝合金的主要特点及用途ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。

适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。

主要采用砂型铸造和金属型铸造。

Zl101A由于是在ZL101的基础上加了微量Ti，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。

其使用量目前仅次于ZL102。

多采用砂型和金属型铸造。

Zl102这种合金的最大特点是流动性好，其它性能与ZL101差不多，但气密性比ZL101要好，可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。

不论是压铸件还是金属型、砂型铸件，都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。

Zl104因其工晶体量多，又加入了Mn，抵消了材料中混入的Fe有害作用，有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性，焊接和切削加工性能也比较好，但耐热性能较差，适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件，如增压器壳体、气缸盖，气缸套等零件，主要用压铸，也多采用砂型和金属型铸造。

Zl105、ZL105A由于加入了Cu，降低了Si的含量，其铸造性能和焊接性能都比ZL104差，但室温和高温强度、切削加工性能都比ZL104要好，塑性稍低，抗蚀性能较差。

适合用作形状复杂、尺寸较大、有重大负荷的动力结构件。

如增压器壳体、气缸盖、气缸套等零件。

Zl105A是降低了ZL105的杂质元素Fe的含量，提高了合金的强度，具有比ZL105更好的力学性能，多采用铸造优质铸件。

ZL106由于提高了Si的含量，又加入了微量的Ti、Mn，使合金的铸造性能和高温性能优于ZL105气密性、耐蚀性也较好，可用作一般负荷的结构件及要求气密性较好和在较高温度下工作的零件，主要采用砂型和金属型铸造。

铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究

实验十铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究—Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金最佳固溶时效强化工艺参数的测定一、实验目的：通过Al—Si－Cu－Mg－Mn的成分配制—合金的熔炼—合金的固溶时效—显微组织分析—机械性能测定，最终测得最佳的铝合金固溶与时效温度及热处理时间的工艺参数。

二、原理概述：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。

具有这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图1所示。

如果将C0成分的合金自A单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以下温度（如T3）保温时，β相将从α相中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种变化可表示为：α（C0）→α（C1）＋β。

β为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为（α＋β）双相组织，将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度，（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体α相，这种处理称为固溶处理。

图1固溶处理与时效处理的工艺过程示意图若将经过固溶处理的C0成分合金急冷，抑制α相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和α相固溶体。

这种过饱和固溶体在室温或在较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚焦区。

这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强化或时效强化，是强化合金材料的重要途径之一。

固溶加时效是提高合金强度的一种重要途径，它不同于钢材的强化，钢在淬火后可立即获得很高的硬度和强度。

铝合金淬火后，硬度和强度并不立即升高，但塑性较高，但把这种淬火后的铝合金放置一些时间（4～6天）后，强度和硬度显著提高，而塑性明显降低。

人们把淬火后的铝合金性能随时间而发生显著提高的现象称为时效。

时效可以在室温发生，也可以在高于室温的某一温度范围（100～200℃）内发生。

前者称自然时效，后者称人工时效。

包套热挤压Al-25Si-4Cu-Mg合金粉末的微观组织和力学性能

包套热挤压Al-25Si-4Cu-Mg合金粉末的微观组织和力学性能马万太1，冷晟1，史志翔1，马芳2，将云泽2（1.南京航空航天大学机电学院，南京210016；2.江苏豪然喷射成形合金有限公司，镇江212200）摘要：研究了包套热挤压技术制备的Al-25Si-4Cu-Mg合金棒材的微观组织和力学性能，粉末材料来自于喷射成形过程中形成的过喷粉末。

研究结果表明，包套热挤压技术可以制备出组织均匀细小、性能优异的Al-25Si-4Cu-Mg合金棒材，有效解决喷射成形所产生的粉末副产品的利用问题。

此外，棒材经T6处理后硬度达到92.5HRB，抗拉强度达到445MPa。

关键词：Al-25Si-4Cu-Mg过喷粉末；包套热挤压；显微组织；力学性能中图分类号：TG146.21，TG376.8文献标识码：A文章编号：1005-4898（2021）05-0009-04 doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2021.05.020前言高硅铝合金是一种优异的耐磨材料，因其具有密度低、膨胀系数低、比强度高、热导率高、成形性好等优特点而广泛应用于汽车发动机及空调压缩机等领域[1-2]。

采用常规铸造方法制备的高硅铝合金存在初晶硅颗粒粗大、共晶硅呈针片状等问题。

这些形态的硅颗粒对基体产生割裂作用，显著降低材料的强度和加工性能，限制了其在工业上的应用。

为了改善上述问题，解决手段包括快速凝固/粉末冶金、喷射成形和变质处理等[3]。

其中近些年开始研发并应用的喷射成形技术可大幅度提高熔体的凝固速率，是合金材料生产的颠覆性技术。

通过喷射成形技术制备的材料具有无宏观偏析、残余应力低、组织均匀细小、致密度高等优点，并且该技术可以显著改善材料的加工及力学性能[4]。

但是，在喷射成形制备铝合金坯料的过程中，不可避免的会产生一定量的粉末材料，约占原材料重量的10%~20%。

若该部分粉末材料未能得到有效利用，将会直接导致喷射成形制坯的成本增加，并且造成资源浪费。

汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势

汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势活塞被称为发动机的心脏。

它是发动机中最重要的零件之一。

其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。

在发动机工作时，活塞直接与瞬时温度2200摄氏度的高温气体接触，其顶部温度达300℃~400℃，且温度分布不均匀；在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力，汽油机达4MPa~5MPa，柴油机高达8MP~9MPa，甚至更高；此外，活塞在气缸内往复运动线速度可达11m／s~16m／s；在这种恶劣的条件下工作。

活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。

因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件，对其材料具有特殊的要求：密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。

另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。

伴随着汽车发动机的不断发展与进步，人们对活塞材料的研究与应用也取得了长足的发展。

铝合金活塞材料的发展应用概况世界上最早的汽车发动机活塞是铸铁的。

1911年，铝合金材料以其质轻、良好热传导性以及较低的热膨胀系数等特点的得到人们的关注并开始用于制造活塞。

1920年一种Al-Cu-Ni-Mg系合金正式成功地应用于汽车发动机活塞，从而证明了铸造铝合金作者简介：1、AI-Cu-Ni-Mg系合金该系合金于1920年开始就在英国得到应用。

其典型合金代号有LMl4(英)、SAE39(美)、AC5A(日)。

该类合金的优点是良好的高温强度、导热性、延伸率及耐磨性；但因其线膨胀系数和密度较大，铸造性能差且含有较多贵重金属价格较贵而被淘汰。

2、AI-Cu-Si系合金这类合金的优点是：由于含有一定量的硅，铸造性能较好，切削加工性能也有所改善；在常温和高温下均有较好的机械、物理性能。

在70年代之前，该类合金曾是前苏联等国应用最广泛的一种材料，我国的解放牌CAl0A、CAl0B、CAl0C型汽车活塞也采用此合金。

其典型合金代号有SAE300(美)、A110B(俄)、AC2A(日)。

2019各种铸造铝合金牌号的主要特点及应用

精心整理页脚内容各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途ZL101的特点是成分简单，容易熔炼和铸造，铸造性能好，气密性好、焊接和切削加工性能也比较好，但力学性能不高。

适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件，如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳（框架）及家电产品上的零件等。

主要采用砂型铸造和金属型铸造。

Zl101A由于是在ZL101的基础上加了微量Ti ，细化了晶粒，强化了合金的组织，其综合性能高于Zl101、ZL102，并有较好的抗蚀性能，可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上合金是以 Zl102不Zl104Zl105、Fe ZL106气密性、主要ZL107ZL107ZL108ZL108由于含Si 量较高，又加入了Mg 、Cu 、Mn ，使合金的铸造性能优良，并且热膨胀系数小，耐磨性好，强度高，并具有较好的耐热性能。

但抗蚀性稍低。

适合制作内燃发动机的活塞及其它要求耐磨的零件以及要求尺寸、体积稳定的零件。

主要采用压铸和金属型铸造，也可采用砂型铸造。

ZL109这是复杂合金化的Al-Si-Cu-Mg-Ni 合金，由于含Si 量提高，并加入了Ni ，使合金具有优良的铸造性能和气密性能以及较高的高温强度，耐磨性和耐蚀性也得到提高，线膨胀系数和密度也有较大的降低，适合制作内燃发动机活塞及要求耐磨且尺寸、体积稳定的零件。

主要用金属型铸造和砂型铸造。

ZL111精心整理页脚内容ZL111是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn 、Ti ，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。

其焊接和切削加工性能一般。

适合铸制形状复杂、承受重大负荷的动力结构件（如飞机发动机的结构件、水泵、油泵、叶轮等），要求气密性较好和在较高温度下工作的零件。

主要采用金属型和砂型铸造，也可采用压铸。

ZL114AZL112是复杂合金化的合金能，由于还加入了Mn 、Ti ，使该合金有优良的铸造性能，较好的耐蚀性、气密性，高的强度。

变形铝合金和铸造铝合金的分类和用途

变形铝合金和铸造铝合金的分类和用途在纯铝中加人合金元素，如硅、铜、镁、猛、铸、铬、钛、镍、锶、钴以及稀土元素等可配制成铝合金，改变其组织结构与性能，使之适宜制造各种铝合金制品，以满足各行各业的使用。

根据加工工艺的特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

铸造招合金铸造铝合金是直接用铸造方法浇注或压铸成零件或毛坯的铝合金。

铸造铝合金（ZL)按成分中主要合金元素可分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系合金四类，代号编码分别为100、200、300、400.(1)铝硅系合金铝硅系合金也叫“硅铝明”或“矽铝明”，有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中是品种最多，用量最大的合金，含硅量在10%〜25%。

有时添加0.2%〜0.6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。

有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。

此类合金广泛用于制造活塞等部件，如ZL108、ZL109是我国目前常用的铸造铝活塞的材料。

铝铜铸造合金的强化相是θ(Al2Cu)，有较高的强度和热稳定性，是所有铸造铝合金中耐热性最高的一类合金。

随铜含量的增加，耐蚀性降低，铸造性能变差。

为了改善铸造性能，提高流动性，减少铸后热裂倾向，常加入一定量的硅。

含铜4.5%〜5.3%合金强化效果最佳，适当加人锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。

常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等，铝铜系合金主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。

(3)铝镁系合金它们是密度最小(2.55g/cm3)，强度最高（355MPa左右）的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。

但由于结晶温度范围宽，故流动性差，形成疏松趋向大、其铸造性能不如铝硅合金好，为改善铸造性能加人适量硅及微量钛等，合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，用于造船、食品及化学工业。

常用代号有ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Sil)等，用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用栗体等。

AlSi12Cu3Ni2Mg1活塞合金挤压铸造性能研究

挤压铸造
2007 年中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会专刊
A lSi12Cu3N i2M g1活塞合金挤压铸造性能研究
侯林冲1, 2 党惊知 1 高明灯 2 彭银江 2 沈建明 2 ( 1. 中北大学; 2. 中国兵器科学研究院宁波分院 )
摘要研究了挤压铸造工艺条件下, 挤压铸造工艺参数对 A lSi12Cu3N i2Mg1活塞合金性能的影响。
[ 2] FRANKLIN J R, DAS A A. Squeeze cast ing: a review of the statu s[ J]. The Brit ish Foundry, 1984, 77( 3 ): 1502158.
[ 3] 刘达利, 齐丕骧. 新型铝活塞 [M ]. 北京: 国防工业出版社, 1999.
A2固溶体上分布着点状及短条状的共晶硅, 存在极少量小块状初晶硅, 组织达到内燃机铸造铝活塞金相检验标准 (GB6289- 2005) 1~ 2级。
3 分析
在传统 A l2Si合金 ( ZL109) 的基础上添加少量的铜、镍等元素能够提高合金的力学性能, 其中硅增加基体的强度, 降低基体塑性; 铜元素大部分存在于铝固溶体中, 对基体产生较大的强化作用, 这种作用受热处理影响较少, 对基体高温强度有明显影响; 镍元素主要以一系列深浸蚀的较粗大化合物存在, 由于铜和镍能形成化合物, 对基体高温强度有明显影响。
素的含量, 改善了材料的韧度和高温强度, 满足了大功
率发动机活塞需要, 性能超越传统的 ZL109合金。
表 1 M a h le142合金主要化学成分
%
Si 11~ 13
Cu 2. 6 ~ 4. 0
wB

日本重力铸造用铝合金有哪些？其特点怎样

13.日本重力铸造用铝合金有哪些？其特点怎样？日本的重力铸造铝合金主要是按合金系分类，具体如下。

(l)Al-Cu系合金(ACIA)此系列合金的切削性优良，热处理材料的力学性能高，特别是具有较大的伸长率。

但高温强度低，容易发生高温断裂及铸造裂纹。

耐蚀性比Al-Si和Al-Mg系合金稍差。

如用人工时效处理，能显著改善其力学性能。

主要用于制作要求强度较高的零件。

此系列合金的凝固温度范围广，容易产生细的缩孔，属于铸造比较困难的合金。

(2)Al-Si系合金(AC3A)AC3A合金熔液的流动性好，但容易产生缩孔。

该合金的热脆性小，焊接性、耐蚀性好。

主要用于薄壁大型铸件和形状复杂的铸件。

(3)Al-Mg杀合金(AC7A，AC7B)Al-Mg系合金添加镁能够提高力学性能，改善切削性及耐蚀性，但热脆性却增大了。

铝镁合金容易氧化，熔液的流动性不好。

凝固温度的范围广，补缩冒口的效果差，铸造的成品率低。

AC7A（含镁3.5%～5%），合金的耐蚀性，特别是对海水的耐蚀性好，容易进行阳极氧化而得到美观的薄膜。

在该系合金中，它是伸长率最大、并且具有良好的切削性能的合金。

但熔化、铸造比较困难。

AC7B（含镁9.5%～11．O%）经过T4处理可以得到比AC7A 更优良的力学性能，阳极氧化性也好，但容易发生应力腐蚀，铸造性不好。

(4)Al-Si-Cu系合金(AC2A，CA2B，AC4B，AC4D)AC2A、AC2B是在A1-Cu系合金中添加硅，AC4B、AC4D 是在Al-Si系合金中添加铜，从而使它们的切削性与力学性能得到改善的合金。

如经过热处理，其效果更好。

此系列合金，熔液的流动性和耐压性好。

因铸造裂纹和缩孔少，而广泛用于机械零件的铸造，也适用于金属模的铸造。

AC2A、AC2B的切削性和焊接性好，铸造裂纹少，但铸造操作方法较难掌握。

AC4B的铸造性和焊接性良好，但耐蚀性较差。

AC4D强度高，铸造性良好，耐热性、耐压性及耐蚀性也好。

Cu-Ni-Si-Ag合金高温变形行为研究

部电路，散失工作过程的热量等作用。因此对于引线框架的性能提出了严格的要求。目前，导电导热性能优异的铜合金在ＩＣ引线框架材料中已占７０以
上一。
国外为满足超大规模集成电路的需求，正不断向更高目标冲击，强度为４５０～５００ＭＰａ、导电率为８ＯＩＡＣＳ的框架材料，可以满足集成电路的现实需要，然
张鑫等：Ｃｕ — Ｎｉ — Ｓｉ — Ａｇ合金高温变形行为研究
Ｃｕ — Ｎｉ — Ｓｉ — Ａｇ合金高温变形行为研究
张鑫，张毅
（河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１００３）
阻炉中进行，工艺为９００。Ｃ× １ｈ，随后水淬，固溶后的组织见图１。压缩实验采用固溶后的合金，在Ｇｌｅｅｂｌｅ一１５００Ｄ热模拟机上进行，压缩试样尺寸为ＯｌＯｍｍ × １５ｍｍ，实验温度范围为６００￣８００ ℃，应变速率为０．０１
热变形行为的研究更少＿４］。
本文对Ｃｕ — Ｎｉ — Ｓｉ — Ａｇ引线框架合金在Ｇｌｅｅｂｌｅ一１Ｃｕ — Ｎｉ — Ｓｉ — Ａｇ合金流变应力分析真应力一应变曲线反映了流变应力与变形条件之间的内在联系，同时它也是材料内部组织性能变化的宏观表现。图２为Ｃｕ — Ｎｉ — Ｓｉ — Ａｇ合金高温热压缩变形

各类强化方法在铝合金生产中的应用

各类强化方法在铝合金生产中的应用不可热处理强化铝合金的强化纯铝、Al-Mg、Al-Mg-Sc、Al-Mn合金属于不可热处理强化铝合金，主要靠加工硬化和晶界强化获得高强度，辅助强化机制还有固溶强化、过剩相强化、弥散相强化等。

加工硬化可通过热变形、冷变形、冷变形后部分退火而不同程度地获得。

热变形产生亚结构强化，变形温度越高，亚晶尺寸越粗大，强化效果越差，但塑性相当高。

经完全退火的材料进行不同程度的冷变形，冷变形率越大，制品强度越高，但塑性也越低。

冷变形的加工硬化效果最大。

充分冷变形的制品在不同温度下退火，控制回复和再结晶阶段，可保留不同程度的加工硬化量即不同的强化效果。

可热处理强化铝合金的强化工业生产的可热处理强化铝合金有Al-Cu-Mg、Al-Cu-Mn、Al-Mg-Si、Al-Zn-Mg 和Al-Zn-Mg-Cu合金，以及开发中的Al-Cu-Li和Al-Mg-Li合金等。

这些合金普遍采用淬火时效，并主要通过沉淀强化方法来获得很高的强度，辅助强化机制也有固溶强化、过剩相强化、弥散相强化、晶界强化等。

自然时效时G.P区为主要强化相，人工时效主要是G.P 区加过渡相起强化作用，过时效时才出现稳定相，出现稳定相后强度降低。

形变时效与挤压效应强化在Al-Cu系和Al-Mg-Si系合金中，较多采用形变时效方法获得高强度，该方法包括T3、T8和T9三种状态，都是利用时效强化和冷作硬化的交互作用及强化在一定程度上的叠加作用。

2124-T8厚板因冷变形产生的大量滑移线，滑移线上成排分布着时效析出相，二者的联合作用使塑性变形更为困难，即强度进一步提高。

可热处理强化铝合金挤压制品淬火时效后的强度比其他方法生产的同一合金相同热处理状态下的强度高，这一现象称为挤压效应。

其组织观察发现全部或部分保留了冷作硬化效应，基体中保留了大量亚结构，故强化是时效强化和亚结构强化的叠加。

Al-Si合金的强化Al-Si系变形铝合金，特别适合于生产活塞等模锻件，合金中硅含量ω(Si)=12%~13%，还含有一定量的Cu、Mg、Ni等。

铝合金强化原理与应用综述

耐热铝合金研究现状及发展趋势1.前言耐热铝合金是指在高温下有足够的抗氧化性和在温度和载荷（动态和静态）的长时间作用下，具有抗塑性变形（蠕变）和破坏能力及导热性好和密度低等特点。

在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业得到广泛应用，如坦克装甲车辆发动机的活塞、缸套、连杆、箱体、缸盖，导弹壳体、尾翼、航空发动机汽缸、叶片、飞机蒙皮等。

随着航空、航天和汽车工业的迅速发展，对耐热铝合金的耐热性能也提出了更高的要求。

随着航空、航天工业的发展, 人们对铝合金的使用温度提出了更高要求。

特别是20 世纪70 年代后期,为了满足先进战斗机对材料的需求, 各国纷纷把注意力集中于开发在300℃左右的温度下能取代钛合金的铝合金。

近年来, 我国电力工业突飞猛进的发展对输电线路提出了大容量、耐高温的要求, 从而掀起了耐热铝合金研究的新高潮。

2.耐热铝合金材料2.1耐热铝合金分类传统的耐热铝合金根据加工工艺特点不同可分为铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金。

铸造耐热铝合金主要分为Al-Si 系和Al-Cu 系。

Al-Si 系合金铸造性能好，但强度低，往往要添加Cu、Ni、Mn、稀土等元素以提高其的耐热性能。

Al-Cu 系合金耐热性好，但铸造工艺性及耐蚀性差。

变形耐热铝合金可分为Al-Cu-Mn 系耐热硬铝和Al-Cu-Mg-Fe-Ni 系耐热锻铝。

近几年，科研人员又开发了耐热性更好的Al-Cu-Mg-Ag 系变形铝合金。

2.2 铸造耐热铝合金主要应用于装甲车辆发动机和汽车发动机以Al-Si-Cu-Mg-Ni 系为主，标准牌号有：美国汽车工程协会SAE390 合金、德国马勒公司Mahle124 合金。

箱体、缸盖以Al-Si-Cu 和Al-Si-Mg系为主，标准牌号有美国的319 合金、A380 合金以及A356 合金等。

随着车辆发动机功率提高，传统活塞材料的高温强度、耐热能力已临近极限状态，不能满足大功率发动机发展的需求。

高性能耐热铝合金材料的研究受到广泛关注，经过多年的探索，2002 年，美国航空、航天局（NASA）研制出新型过共晶铝硅合金MSFC-398。

Al-Cu-Li合金热变形特性与位错密度模型构建

0前言Al-Cu-Li 合金具有高强度、低密度、高耐腐蚀性等综合优势，是制造航空器零部件的理想材料[1]。

热加工是其关键成形工艺，在此过程中，深入理解材料热变形特性及建立准确的材料模型对指导实际工艺制定具有重要意义。

因此，Al-Cu-Li 合金的流变本构建模、微观组织分析、可加工性等方面得到了广泛研究。

例如，MIAO 等[2]研究揭示了2070铝合金在热变形过程中的流变行为及组织演变规律，LIN H I 等[3]构建了Al-3.65Cu-0.98Li 合金的热加工图和本构模型。

然而，从位错密度演变的角度对流变特性进行分析的研究鲜有报道。

Al-Cu-Li 合金热变形过程的位错密度演变复杂，对其微观组织影响显著，构建其热变形位错密度演变模型对揭示其热变形和热处理过程的微观组织演变机制有重要意义。

Galindo-Nava 等[4]分析了应变速率对位错重置湮灭的影响，认为K-M 理论对Cu 、Al 、Ni 等合金在宽泛温度下热变形过程的位错密度演变具有较好的预测能力。

此外，胡建良等[5]进一步应用K-M 理论构建了7A85铝合金“两段式”位错密度演变模型，描述了其塑性变形位错密度演变规律，并得到了较为准确的验证。

因此，针对Al-Cu-Li 合金的热变形行为，应用K-M 模型揭示其热变形过程中的位错密度演变规律，具有良好的应用前景。

本文针对Al-Cu-Li 合金开展了等温热压缩试验，分析了其流变行为，构建了峰值应力本构模型及K-M 位错密度模型，揭示了变形温度、应变速率及应变对位错密度的影响规律，可为其热加工工艺制定提供参考。

1试验试验材料为热轧态Al-Cu-Li 合金板材，其化学成分如表1所示。

采用线切割方式将原材料加工成ϕ8mm×12mm 的圆柱形试样。

试样外表面用800#砂纸打磨后，在GLEEBLE-3500热模拟试验机上将试样以10℃/s 的加热速度分别加热至390、420、450和480℃，保温3min 以获得均匀温度分布，以0.01、0.1和1s -1的应变速率进行等温压缩试验，试样压缩高度为60%，即平均真应变约为0.9。

提高Al—Si合金性能的主要处理措施探究

提高Al—Si合金性能的主要处理措施探究【摘要】铸造铝合金主要有Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn四类，其中Al-Si 类合金（Si≥5%）在工业上应用的时间虽然比Al-Cu类合金晚，但它具有优良的铸造性能，如收缩率小、流动性好、气密性好和热裂倾向小等，经过变质处理之后，还具有很好的力学性能、物理性能和切削加工性能，因而成为铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金。

【关键词】Al-Si合金；变质处理；铸造性能；加工性能；时效处理；双重变质0 引言铝的密度小、塑性好，具有优良的导电性和导热性，表面有致密的氧化膜保护，抗腐蚀性好，而且回收成本低，是一种可持续发展的有色金属。

在纯铝中，加入其它金属或非金属元素，能配制成各种可供压力加工或铸造用的铝合金。

1 Ai-Si合金的变质处理1.1 Al-Si合金共晶体的变质共晶成分的合金组织，通过加Na、Sr及Sb等变质处理，使共晶硅由原来的粗片状变为珊瑚状。

由于组织显著变化，合金的室温力学性能特别是伸长率得到很大的提高，切削加工性能也有明显改善。

近些年来，运用现代测试技术的观察结果，对Na变质机理提出了两种理论：Si晶粒的成长受抑制理论和Si晶核的生成受到抑制理论。

1.2 Al-Si合金初晶硅的变质Al-Si合金随着含硅量的增加，虽然铸造性能得到改善，但组织中出现针片状的共晶硅。

因此，Al-Si合金当含硅量高于6-8%时，必须进行变质处理。

当含硅量超过共晶成分（12.6%）后，组织中出现粗大的多角形板状初晶硅，在Si 相尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状硅本身开裂处而形成裂纹，使合金变脆，力学性能特别是伸长率显著降低。

1.3 双重变质加磷能有效细化初晶硅，但不能细化共晶组织，如果能同时细化共晶组织，则还能提高力学性能，尤其是伸长率。

这种变质就称为“双重变质”，对于含硅量是在16%以下的合金，细化共晶组织，具有重要意义。

Al-Si合金的拉伸强度主要受合金中初晶硅的尺寸和形状的影响，而延伸率主要受合金中共晶组织的影响。

铝合金分类

铝合金分类1.生铝生铝（翻砂铝），生铝是从一种天然提炼的化学成分氧化铝中提取出来的纯度不高的铝。

生铝是不纯净的铝，它和生铁一样，使劲一敲就碎。

常见的铝制品又轻又薄，这是熟铝。

铝合金是在纯铝里掺进少量的镁、锰、铜等金属冶炼而成的，抗腐蚀本领和硬度都得到很大的提高。

生铝成分：98%以下铝，性质脆硬，只能翻砂铸造产品。

熟铝成分：98%以上铝，性质柔软，可压延或冲轧多种器皿。

2.压铸铝铸造是金属冶炼加工的一种工艺，通常是利用金属的重力在模具中进行浇铸。

但"铝压铸"不是靠重力完成的,而是施加了一定压力。

有点类似"注塑"。

但它有一套技术含量较高的抽芯，冷却等系统。

总的来说,都是通过一个集中入口将材料送到要铸"注"造的型腔内,形成零件。

适合压铸工艺的铝就是压铸铝，通常是压铸铝合金。

3.6061铝、6063铝他们是四位数字表示的以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金。

第一位是数字，用以区分组别。

后两位用于区分同一组别系列内的材料牌号，没有特殊意义。

四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义如下：1）1XXX系列工业纯铝；2）2XXX系列Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，；3）3XXX系列Al-Mn合金；4）4XXX系列Al-Si合金；5）5XXX系列Al-Mg合金；6）6XXX系列Al-Mg-Si合金；7）7XXX系列Al-Mg-Si-Cu合金；8）8XXX系列其它。

1-7系为变形铝合金。

6061 合金铝简介属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性和，同时具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性.典型用途航空固定装置，卡车，塔式建筑，船，管道及其他需要有强度、可焊性和抗腐蚀性能的建筑上的应用的领域。

化学成分范围0.4-0.8Si, 0.70Femax, 0.15-0.40Cu, 0.15Mnmax,0.80-1.20Mg, 0.04-0.35Cr, 0.25Znmax, 0.15Timax, 其他每种成分最高含量0.05，其他成分最大总含量0.15,余量为Al。