鋁硅合金共晶生長與沉淀強化

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 Al-Si合金共晶凝固 1
1.1.1 Al-Si合金共晶凝固特征 1
1.1.2 Al-Si合金共晶形核 2
1.2 Si晶體的微觀特征及其生長 3
1.2.1 Si相的晶體學特點 3
1.2.2 片狀共晶Si的生長機制 4
1.3 共晶Si變質機理研究現狀 8
1.3.1 變質現象 8
1.3.2 共晶Si變質機理 10
1.3.3 相關質疑 13
1.4 Al-Si合金晶粒細化 14
1.4.1 Al-Si合金晶粒細化處理 14
1.4.2 Al-Si合金晶粒細化機理 15
1.4.3 細化衰退及毒化 18
1.5 合金化與熱處理 19
1.5.1 合金元素對Al-Si合金組織和性能的影響 19
1.5.2 Al-Si合金熱處理 21
1.5.3 微量合金元素對Al-Si合金沉淀強化的影響 23
第2章 鋁硅合金共晶形核與生長 26
2.1 引言 26
2.2 電子背散射衍射分析技術 27
2.2.1 電子背散射衍射掃描分析系統(tǒng)簡介及其樣品制備 27
2.2.2 晶粒位向分析方法——點分析和面分析 28
2.3 基于電子背散射衍射掃描分析Al-Si共晶（團）晶粒結構 30
2.3.1 未變質Al-Si合金電子背散射衍射掃描 30
2.3.2 Sr變質Al-Si合金電子背散射衍射掃描 32
2.3.3 Al-Si合金共晶（團）晶粒及其形成 34
2.4 Al-Si共晶（團）晶粒形核行為 36
2.4.1 Al-Si共晶形核位置分析 36
2.4.2 組織中富Fe相與Si相的相關性觀察 38
2.4.3 Al-Si-(Fe)合金結晶序列 42
2.4.4 Al-Si-(Fe)合金凝固熱分析 43
2.4.5 共晶Si形核機理討論 45
2.5 共晶（團）晶粒細化 46
2.5.1 Zr復合鹽與Al-Si熔體反應析出相 46
2.5.2 微觀組織觀察 47
2.5.3 分析與討論 48
第3章 共晶硅的生長行為 49
3.1 引言 49
3.2 未變質共晶Si的形貌及端部特征 49
3.2.1 未變質共晶Si三維形貌特征 49
3.2.2 未變質共晶Si端部特征 50
3.2.3 未變質共晶Si生長特征分析 56
3.3 共晶Si的生長機制 57
3.3.1 共晶Si表面的臺階特征 57
3.3.2 臺階的形成機制 58
3.3.3 臺階的聚并 61
3.3.4 共晶Si生長機制 62
3.3.5 孿晶面凹角對共晶Si生長的貢獻 64
3.4 Si晶體界面穩(wěn)定性與分枝 66
3.4.1 界面特征 66
3.4.2 共晶Si分枝特征 69
3.4.3 界面失穩(wěn)及其分枝機制 71
第4章 鍶變質及其與合金元素交互作用 73
4.1 引言 73
4.2 Sr的變質效應 73
4.2.1 Sr變質共晶Si形貌 73
4.2.2 冷卻速率及Sr量對共晶Si變質度影響 74
4.2.3 富Sr化合物與局部變質不良 77
4.3 Sr變質共晶Si的晶體缺陷與界面微觀結構 79
4.3.1 厚孿晶與薄孿晶 79
4.3.2 界面微觀結構及微孿晶 82
4.3.3 中心脊處特征觀察 85
4.4 Sr變質共晶Si生長機制探討 86
4.4.1 共晶Si變質機制簡述 86
4.4.2 Sr原子與臺階的相互作用 87
4.4.3 “Zigzag”孿晶及其他缺陷對Si枝晶生長影響 89
4.4.4 界面宏觀形狀對小面生長機制影響 90
4.5 Mg、MM與Sr的交互作用 92
4.5.1 Mg對Al-Si合金微觀組織影響 92
4.5.2 Mg對枝晶α-Al相影響分析 94
4.5.3 Mg對共晶Si形貌影響分析 96
4.5.4 Mg對Sr變質的Al-Si合金微觀組織影響 96
4.5.5 Mg與Sr交互作用及反應產物 98
4.5.6 MM與Sr交互作用及反應產物 101
第5章 Al-Si-Cu-Mg合金的富Cu相析出與固溶 105
5.1 引言 105
5.2 Al-Si-Cu-Mg合金中富Cu相的析出 106
5.2.1 Al-Si-Cu-Mg合金相組成 106
5.2.2 未變質Al-10%Si-3%Cu-0.3%Mg合金中的富Cu相析出 107
5.2.3 Sr變質Al-10%Si-3%Cu-0.3%Mg合金中的富Cu相析出 111
5.3 固溶過程中富Cu相的溶解 113
5.3.1 DSC分析 113
5.3.2 富Cu相的溶解行為 117
5.4 合金力學性能（T4態(tài)）與固溶強化 123
5.4.1 力學性能（T4態(tài)）123
5.4.2 T4態(tài)合金固溶強化分析 125
5.5 Al-Si-Cu-Mg合金斷裂行為 126
5.5.1 斷口形貌微觀特征 127
5.5.2 合金斷裂行為分析 130
第6章 Al-Si-Cu-Mg合金沉淀強化行為 137
6.1 引言 137
6.2 Al-Si-Cu-Mg合金時效析出行為 137
6.2.1 Al-Si-Cu-Mg合金時效硬化曲線 137
6.2.2 脫溶沉淀過程分析 139
6.2.3 峰值時效組織中沉淀相特征與分析 141
6.2.4 Al-Si-Cu-Mg合金時效析出行為分析 147
6.3 Zr對Al-Si-Cu-Mg合金時效析出行為的影響 148
6.3.1 Zr對Al-Si-Cu-Mg合金時效硬化曲線的影響 148
6.3.2 Zr對Al-Si-Cu-Mg合金時效沉淀動力學過程的影響 149
6.3.3 Zr對Al-Si-Cu-Mg合金時效組織的影響 150
6.3.4 組織中顆粒相及棒狀相形成 153
6.4 Al-Si-Cu-Mg-(Zr)合金時效析出機制 157
6.4.1 合金元素的影響 157
6.4.2 位錯的影響 159
6.5 Al-Si-Cu-Mg-(Zr)合金沉淀強化分析 161
6.5.1 合金力學性能與斷口形貌 161
6.5.2 沉淀強化機制 164
參考文獻 167