半固态钢铁材料直接轧制成型技术的工艺研究

自行设计和制造出一套半固态钢铁材料制备与直接轧制装置.采用重直于水平面的布置方式,有空心水冷球墨轧辊等设备条件,可满足半固态钢铁材料直接轧制成型的试验要求,可轧制出所需内部组织和性能的产品.通过试验研究发现,影响半固态浆料流变轧制成型工艺稳定性的因素中,均匀稳定的半固态浆料定量输送技术是直接轧制成型工艺的技术关键.其他一些因素还会直接影响到轧制产品的组织及性能.     

半固态钢铁材料流变轧制的试验

利用自行设计的半固态钢铁材料直接轧制系统对弹簧钢（60Si2Mn)与奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti）进行了半固态浆料直接轧制试验。结果表明：半固态浆料在轧制过程中，液固相会产生分离，导致液固相偏析，影响轧制产品的组织及性能；只有当固相率达到一定数值时，固相颗粒才会发生塑性变形；仅经过一道次轧制，但轧件的力学性能也相当高。同时发现，浆料与轧辊温差等因素将导致轧件产生表面裂纹；若轧件宽向上没有约束，一定会产生边裂。     

钢铁材料半固态加工技术的研究进展

半固态加工技术优点突出,已被成功的应用于镁、铝合金件的工业生产,一些研究者已经着手将该技术实验于钢铁材料成形,并取得了一定的进展。文章总结了国内外研究者在半固态加工技术方面取得的理论成果,以及钢铁材料半固态浆料的制备工艺,并在此基础上对钢铁材料半固态加工技术的发展趋势做了展望。     

半固态金属成形技术的发展及应用现状

从半固态成形技术的背景、半固态金属浆料的制备、半固态金属的成形工艺等方面论述了半固态金属成形技术的发展及研究现状,并叙述了我国及发达国家半固态金属成形技术的应用现状。介绍了半固态金属浆料的制备方法(如机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔体激活法、粉末冶金法等)、半固态金属的成形工艺方法(如半固态塑性加工:半固态锻造、半固态挤压和半固态轧制等;半固态压铸:流变铸造和触变铸造),并概述了各种成形工艺方法的基本原理及所加工产品的范围。     

高铬铸铁半固态成形工艺的研究进展

高铬铸铁具有优良的耐磨性,是最重要的耐磨材料之一,广泛应用于机械、冶金、采矿及矿产品加工等行业。近年来,半固态成形技术被专家们称为21世纪最有发展前景的近净成形技术,低熔点合金半固态成型技术已经成功应用于商业领域,但在高熔点材料的半固态成形技术仍处于实验研究或半工业性试验阶段。主要综述了高铬铸铁的半固态成形工艺、半固态浆料制备方法及对其后续工作的展望。     

Zn-Al合金半固态挤压成型试验研究

采用机械搅拌法获得了Zn-Al合金半固态浆料，随后直接将其压入模控实现半固态挤压成型。研究了半固态等温温度、搅拌速率和挤压力对成型件质量的影响。结果表明，半固态等温温度控制在415－420℃间、搅拌速率1000r/min和5－10MPa的挤压力的条件下，可获得初晶以等轴状为主的显微组织。     

钢铁材料矩形坯半固态连铸机研制

针对低过热浇注、结晶器润滑、快速制备半固态浆料、非圆坯料与圆形注口的协调等矩形坯半固态连铸中的特殊问题,采用立式机型,用电磁搅拌与温度控制结合法制得半固态浆料,采用低压渗油终结晶器、连续变截面预结晶器等技术,设计了适用于钢铁材料的半固态连铸机.试用结果表明:采用预结晶器、终结晶器的双结晶器式结构可以方便实现半固态浆料的制备、运输和浇注成形,低压渗油技术可使终结晶器得到有效润滑.     

半固态轧制对沉积态7050铝合金显微组织的影响

在560～620℃下对喷射沉积态7050铝合金材料进行了半固态轧制实验,采用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪考察了材料晶粒尺寸和第二相粒子的分布随重熔温度的变化规律,以及轧制过程中重熔温度和变形量对带材显微组织的影响,分析了半固态轧制的可行性.结果表明:喷射沉积态7050铝合金的晶粒长大激活能为70.5kJ/mol;当重熔温度由560℃增加到620℃时,材料的晶粒粗化速率由1.16μm3/s增加到76.06μm3/s,液相分数由3.7%增加到64.1%;第二相粒子的分布和数量对晶粒的粗化有抑制作用;喷射沉积态7050铝合金最佳的半固态轧制重熔温度为590℃;喷射沉积态材料在半固态轧制成形时,形变的主要作用是致密化材料、破碎晶粒、促使动态再结晶的发生.     

辊型对半固态变形影响的三维有限元分析

采用多孔材料的几何模型，利用MARC有限元软件对弹簧钢60Si2Mn半固态轧制过程进行了三维有限元模拟，分析了在平辊和孔型轧制条件下的应力、应变场。在孔型中轧制，轧件变形区横截面上应力、应变场分布均匀。模拟结果与实验结果相吻合，说明半固态材料适合在孔型中轧制。     

基于半固态等温处理制备非枝晶镁合金的研究进展

在半固态成形技术中,主要关注的是针对半固态浆料或坯料在制备过程中的成形机理的研究。与其他方法相比半固态等温热处理法更具较好的发展前途,通过对金属坯料的等温热处理,合金由枝晶向球状组织转变,准备坯料提供给接下来半固态触变成形的工序;在半固态成形前的二次加热过程中,枝晶完成转化,因而在半固态金属浆料中获得具有细小化的球形或非枝晶组织是它的关键和基础。文章在非枝晶组织形成机理梳理的基础上,综合考察半固态等温热处理前合金原始组织、等温处理的温度、等温处理的时间、加热方式和加热速率这些重要的因素,对比分析对非枝晶组织镁合金组织的形成情况,用以寻找合适的参数来确定优化工艺。     

电磁场作用下半固态ZL201合金显微组织特征

利用电磁场对合金熔体的搅拌或振荡作用,研究了交流电磁场作用下的ZL201铝合金半固态流变浆料组织·结果表明,交流电磁场对ZL201铝合金显微组织有显著的细化作用,在液相线温度(650℃)附近,电磁场作用下的流变浆料组织为细小的近球形晶粒,优于不加电磁场的浆料组织,适用于半固态成形·交流电磁场所引起的熔体强制对流,使处于强烈温度起伏条件下的初生枝晶二次臂机械断裂或根部熔断,这是结晶核心增加,组织细化的原因·     

A356铝合金半固态成形的数值模拟

利用ANSYS有限元模拟软件,通过对温度场与速度场的耦合数值模拟,分析了触变成形过程中充型温度对A356合金半固态浆料流动及温度分布的影响.模拟结果表明:当充型温度为590℃,压射速度为5 m/s时,半固态浆料充型平稳,没有形成喷溅和卷气现象,温度分布没有明显的热节区域形成,半固态浆料成形效果最理想,有利于获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态成形件.通过实验对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证.     

流变压铸工艺参数对半固态A356铝合金充填性的影响

研究了半固态A356铝合金浆料的成形温度、压射比压和压射冲头速度对半固态A356铝合金流变压铸充填性的影响.实验结果表明:较高的半固态A356铝合金浆料的成形温度有利于获得良好的充填性.压射比压和压射冲头速度对半固态A356铝合金浆料充填性也具有较大的影响.在本实验条件下,压射冲头速度越大或压射比压越大,充填性越好.试片的壁厚对半固态A356铝合金浆料的充填性影响较大,试片壁厚越大,越容易充填.此外,采用低过热度浇注和弱电磁搅拌技术制备的A356铝合金浆料和流变压铸试片的组织分布很均匀,有利于获得优质的半固态压铸件.     

AlSi7MgBe合金半固态坯料制备及其触变成形

采用近液相线半连续铸造技术制备AlSi7MgBe合金半固态坯料,研究制坯工艺以及二次加热温度和保温时间对半固态浆料微观组织的影响,通过组织与性能分析对AlSi7MgBe合金的半固态触变成形性进行了研究.研究结果表明,AlSi7MgBe合金采用近液相线半连续铸造,坯料具有均匀、细小的蔷薇状组织.当二次加热温度为595℃,保温15 min时,能够得到适合于进行半固态触变成形的球化组织.对近液相线半连续铸造AlSi7MgBe合金坯料进行半固态触变成形,可以获得轮廓清晰、组织致密的成形件,成形件的组织与性能得到改善,与液态模锻工艺相比,硬度提高20%.     

Preparation of semi-solid aluminum alloy slurry poured through a water-cooled serpentine channel

A water-cooled serpentine channel pouring process was invented to produce semi-solid A356 aluminum alloy slurry for rheocasting, and the effects of pouring temperature and circulating cooling water flux on the microstructure of the slurry were investigated. The results show that at the pouring temperature of 640-680℃ and the circulating cooling water flux of 0.9 m3/h, the semi-solid A356 aluminum alloy slurry with spherical primary α(Al) grains can be obtained, whose shape factors are between 0.78 and 0.86 and the grain diameter can reach 48-68 μm. When the pouring temperatures are at 660-680℃, only a very thin solidified shell remains inside the serpentine channel and can be removed easily. When the serpentine channel is cooled with circulating water, the microstructure of the semi-solid slurry can be improved, and the serpentine channel is quickly cooled to room temperature after the completion of one pouring. In terms of the productivity of the special equipment, the water-cooled serpentine channel is economical and efficient.     

Numerical simulation on the rheo-diecasting of the semi-solid A356 aluminum alloy

The effect of injection pressure, piston velocity, and the forming temperature of semisolid slurry on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy was investigated by simulation methods. The simulation results show that these processing parameters have an important effect on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy. The slurry flows steadily in the cavity when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are low, but it is prone to turbulent flow when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are much higher. Therefore it is necessary to determine the appropriate processing parameters to get a steady flow of the slurry in the cavity.     

汽车内板用冷热冲压薄板成形性对比

因生产工艺不同,薄板坯连铸连轧所生产的0.8～3.o mm的热轧产品与待统冲压用冷轧产品存在着一定的差异.从材料的化学成分、力学性能、扩孔性能等方面与冷轧冲压薄板进行对比研究.研究结果表明,两种材料化学成分相近,热轧SPHE薄板因屈服强度过高,r值过小,致使成形性低于冷轧产品.与汽车用冲压材料要求对比结果表明,SPHE板满足汽车用板冲压要求,可在汽车内板采用热轧材料进行“以热代冷”冲压生产.     

回火温度对超高强高韧V150套管组织性能的影响

采用力学性能测试、金相组织观察、透射电镜以及扫描电镜观察,研究不同回火温度对超深井用超高强高韧套管组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:套管经580～700℃回火的组织均为回火索氏体,在580～630℃回火时组织比较稳定,仍然保持着淬火马氏体的位向和形状,在640℃回火时发生铁素体再结晶,在700℃回火时发生组织粗化;与热轧态相比,淬火回火后的塑性和韧性得到了很大提高,在580～700℃回火,未出现第二类回火脆性;随着回火温度的升高,套管的强度和硬度逐渐降低,塑性和韧性逐渐增加;650℃为套管最佳回火温度,回火组织均匀,铁素体再结晶充分,碳化物细小弥散分布,强度达到V150钢级,0℃时横向冲击功接近110 J,强韧性匹配达到最佳。