半固态ZL201合金的重熔加热合金组织

采用电子显微镜及图像分析仪,系统研究了近液相线铸造ZL201合金在二次加热过程中的组织演变·结果表明:ZL201铝合金半固态坯料在620～630℃保温5～10min,能够获得适用于半固态成形的触变组织,此时,晶粒平均等积圆直径为43 8μm,晶粒平均圆度为1 87·近液相线半连续铸造可以获得理想的ZL201合金半固态坯料·     

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%.     

半固态ZL201铝合金的压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机对用近液相线铸造方法制得的半固态ZL201合金进行了不同温度和不同应变速率下的压缩变形,并对实验结果进行了回归处理,建立了半固态ZL201合金在不同变形温度、不同应变速率下的数学模型.研究结果表明:当应变速率相同时,压缩应力随变形温度的增加而减小;当应变温度相同时,压缩应力随着应变速率的增加有先增大后减小的趋势.本实验可为半固态合金触变成形的数值模拟和优化半固态金属加工工艺参数提供基础数据.     

近液相线半连续铸造非枝晶A-356合金半固态触变成形

采用电子显微镜、扫描电镜及电子拉伸机,研究了液相线半连续铸造法制备的A356合金半固态浆料的组织,重熔加热的合金组织,经触变成形及固溶时效处理后的组织与性能·结果表明,触变成形并经热处理后的A356合金,析出相为Al3Si,AlSi等化合物,其性能得到显著提高·经触变成形得到的汽车用轴瓦盖毛坯,其σb值达到2812MPa,δ5达到138%,此结果为用近液相线半连续铸造法制备非枝晶A356合金触变成形的深入研究奠定了基础·     

外场作用下ZL201合金近液相线铸造与触变成形

采用电子显微镜、图像分析仪、维氏硬度计及电子拉伸机,研究了ZL201合金近液相线电磁铸造(NLEMC)的铸态显微组织,进行了触变成形实验,测试了成形件的力学性能.结果表明,NLEMC半固态合金坯料的组织为细小、均匀的等轴晶组织,其晶粒平均等积圆直径为68.8μm;触变成形件的维氏硬度及抗拉强度分别为116.2 HV和308 MPa,均优于电磁铸造和近液相线铸造的合金组织与触变成形件的性能;讨论了NLEMC晶粒细化的机理.     

ZL201合金半固态二次加热时的组织演变

利用理论计算与实际观测等手段,研究了采用近液相线方法铸造的ZL201合金坯料在进行二次加热时,α晶粒形貌演变和长大的规律.结果表明,半固态二次加热时,α晶粒形态的整个演变过程可以分为三个阶段:第一阶段为共晶组织的熔化阶段;第二阶段为α晶粒的球化阶段;第三阶段为理论液固成分的平衡阶段.在第一、二阶段α晶粒以合并方式长大;第三阶段α晶粒按Ostwald模型长大.二次加热温度影响组织演化进程,而保温时间决定α晶粒球化效果.在较高的温度下进行二次加热,能够在较短的保温时间内得到适合于触变成形的均匀细小的近球形组织.     

ZL116合金的半固态模锻成形组织与性能

采用300 t压力机,对半固态ZL116合金进行了模锻成形实验.结果表明:半固态模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;成形件微观组织主要为细小、分布均匀的近球状和蔷薇状非枝晶组织;同时由于成形静压力的作用引起局部组织发生塑性变形,使半固态模锻件的性能明显优于液态模锻件的性能,硬度可达65.7 HB,高于液态模锻件20.5%,为半固态加工技术在战车上的应用奠定了基础.     

半固态ZL201合金触变强度与变形参数的相关性

采用Gleeble1500热模拟机,研究了半固态ZL201铝合金的压缩变形过程以及不同应变速率、变形量及变形温度对触变强度的影响.研究结果表明:当应变速率相同时,变形温度越高,ZL201合金半固态试样的触变强度越低.当变形温度相同时,在较低应变速率下(.ε5s-1),随着应变速率的增大,触变强度又有减小的趋势.结果可为半固态成形工艺参数制定提供基础数据.     

ZL201合金低频电磁铸造与二次加热的合金组织

采用低频电磁铸造技术制备ZL201合金半固态坯料,研究了电磁场频率以及二次加热温度和保温时间对合金微观组织的影响.结果表明,随着电磁场频率从10 Hz增大到30 Hz,组织的枝晶化趋势逐渐减弱,当电磁场频率为30 Hz时,可以获得均匀、细小的蔷薇状和等轴晶组织.对电磁场频率为30 Hz时铸造的半固态坯料进行二次加热表明,当二次加热温度为630℃,保温20 min后,铸造组织逐渐转变为均匀的近球形组织,具有良好的触变成形性.     

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。     

稀土镁合金近非平衡液相线铸造研究

近非平衡液相线铸造方法是测量熔体非平衡凝固过程的冷却曲线,确定其非平衡液相线温度,并在此温度附近进行铸造的工艺方法,为实质意义上的近液相线铸造.采用该方法对ZK60稀土系列镁合金进行了研究,结果表明,近非平衡液相线铸造工艺可获得细小均匀的非枝晶结构,是镁合金半固态制浆的有效方法;不同合金元素对以ZK60为基体的合金的非平衡液相线和近液相线铸造组织都有明显影响,Ag,Y,Nd等元素有利于避免浆料中晶内液相的出现,其中混合稀土最有利于初生晶粒的圆整化,而Nd则造成初生晶粒的不均匀,Ag和Y的添加尽管初生晶粒圆整程度不如Nd,但有较均匀的晶粒和较好的枝晶退化效果.     

间接挤压铸造Al-Cu-Mn支架的工艺及性能

为满足大型支架“以铝代铁”的轻量化要求,设计了铝合金支架间接挤压铸造系统,完成了相应的数值模拟及工艺设计,并制作了相应的模具.采用Al-Cu-Mn合金材料,对支架进行了间接挤压铸造试制,分析了试制铸件缺陷形成的原因,并对T5热处理后的支架进行了力学性能和微观组织分析.结果表明:采取缩短循环时间、减少脱模剂水分等工艺改进措施,可以消除间接挤压铸造件的气孔和夹渣缺陷,获得质量良好的铸件;支架铸件各部位的平均抗拉强度和伸长率分别达388 MPa和8.7%,且力学性能分布较均匀;铸件微观组织致密,晶粒细化,晶粒尺寸小于0.08 mm,说明了所设计的间接挤压铸造系统和所选用的工艺参数的合理性.     

近液相线半连续铸造中凝固组织的多尺度模拟

建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来.利用外推边界条件对Al-Cu合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算;根据连续铸造特点,提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数,避免了铸件中心区域的多余形核问题.对Al-(3.5~10)%Cu合金、铸造速度为2.0 mm/s的液相线铸造的凝固组织进行了模拟,并且ZL201合金的模拟结果与实验吻合.计算表明:合金成分对半固态合金组织的形成有较大影响,当合金质量分数在(8~10)%时可获得晶粒大小和分布良好的合金组织.     

ZL104铝合金的铸造工艺规程

详细介绍了ZL104铝合金的工艺规程及水玻璃涂料的配方，讨论了有关工艺的作用，按此工艺规程操作可获得优质的ZL104铝合金。     

连续铸造稳态温度场非物理边界条件的确定

建立了描述连续铸造过程的温度场模型,用外推法得出凝固金属在结晶器出口侧的非物理边界条件模型,使稳态温度场的计算精确高效.利用该温度场模型及非物理边界条件模型计算了Al-Cu合金在半连续铸造过程中的稳态温度场,并以此确定的介观温度场作为液固相变模拟的条件,用多尺度计算技术模拟了Al-10%Cu合金在不同浇注温度时的凝固组织,得到了晶粒形貌和分布合理的微观组织.对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与实验吻合.研究表明:该温度场模型及非物理边界条件模型适于稳态连续铸造过程的模拟,并可为金属凝固组织的多尺度模拟提供正确的温度场数据.     

不同磁场条件对双流铸造7075铝合金组织的影响

成功研制了双流低频电磁半连续铸造铝合金的设备,使用该设备实现7075铝合金连续稳定的铸造,为工业实现多流低频电磁半连续铸造提供实验基础.利用此铸造设备,对比研究双流铸造中不同磁场条件对7075铝合金组织的影响.研究发现:相邻线圈电流方向相反时铸锭宏观组织略微好于线圈电流方向相同时;随着电流强度的增大,晶粒逐渐得到细化,当电流强度大于160 A后,磁场作用基本达到最佳效果;励磁电流频率小于等于10 Hz或者大于等于30 Hz均无法改善合金组织,当励磁电流频率为20 Hz的时候,铸锭晶粒相对细小,分布均匀,且宏观偏析得到了显著抑制.     

振动对ZL205A合金偏析组织及硬度的影响

为了解决ZL205A合金铸件产生偏析缺陷等问题，进一步明确振动对偏析组织及硬度的影响规律，采用电磁式振动台作为振动源，探究了振动频率、振幅、振动时间对合金偏析组织占比及硬度的影响情况。结果表明，振动频率在25~55 Hz内变化时，随着振动频率的增加，偏析组织占比呈现先减小、后增加的趋势，硬度呈现先增大、后减小的趋势；振幅由1 mm增加到4 mm的过程中，偏析组织占比逐渐减少并趋于稳定，硬度呈现先减小、后增大的趋势；振动时间由30 s增加至75 s时，偏析组织占比呈现增加趋势并最终趋于稳定，硬度呈现先减小、后增大的趋势。振动频率对合金偏析组织和硬度的影响最为显著，振动时间和振幅的影响次之，此外，偏析组织的析出也会影响合金硬度。研究结果为明确ZL205A合金在振动条件下凝固组织的变化规律、提高铸件质量提供了理论参考。