冷轧SIMA法制备镁合金半固态坯料的组织与性能

利用冷轧与半固态热处理工艺(冷轧SIMA法)制备了AZ91D镁合金半固态坯料,研究了不同冷轧压下量对半固态坯料显微组织与压缩性能的影响,并探讨了固相颗粒的球化机制与半固态坯料的成形机制。结果表明:随着冷轧压下量的增加,固相颗粒的平均尺寸逐渐的减小、球形率逐渐地增大,液相率逐渐地增大,而半固态坯料的压缩性能呈先升后降的趋势;当冷轧压下量低于8.72%时,对半固态坯料显微组织的影响较为敏感。半固态加热时,固相颗粒的原子尺度界面由光滑小晶面转变为粗糙非小晶面,宏观表现为多边形转变为球形;且随着冷轧压下量的增大,该球形化过程的转变速度显著提高。     

冷轧SIMA法制备AZ91D镁合金半固态坯料的组织研究

通过冷轧SIMA(应变诱导熔化激活)法制备了AZ91D镁合金半固态坯料,研究了不同变形率下的半固态坯料组织的演变规律,探讨了该工艺下的半固态组织成形机制。结果表明:随着冷轧变形率的增大,α-Mg固相颗粒尺寸逐渐减小、球形率逐渐提高;在变形初始段,固相颗粒尺寸减小的幅度较大,当冷轧压下率大于8.6%以后,固相颗粒尺寸变化不明显。AZ91D镁合金经过冷轧后,可有效提高半固态等温处理时的液相率,且随着冷轧压下量的增加,液相分数的增幅越大;与镦粗SIMA法相比,冷轧SIMA法的半固态显微组织的固相颗粒易呈聚集态分布,液相也易偏聚。     

加热工艺对冷轧6061合金半固态显微组织的影响

基于SIMA法,采用冷轧+半固态热处理工艺制备出6061铝合金半固态坯料。研究了半固态加热温度和保温时间对6061铝合金半固态坯料显微组织的影响。结果表明:随半固态加热温度的升高,α-Al固相颗粒的球形率增大,液相率升高;保温时间在0~15 min内,随保温时间的延长,α-Al固相颗粒越圆整、分布越均匀,液相率越高;当保温时间超过15 min后,α-Al固相颗粒尺寸逐渐增大,颗粒有簇聚的趋势,而液相率变化不明显;优化的加热工艺参数为630℃保温15 min,可获得6061铝合金半固态坯料理想的显微组织。     

半固态加热工艺对7075合金组织与性能的影响

利用应变诱发熔化激活法(SIMA)制备了7075铝合金半固态坯料。研究了半固态加热温度与保温时间对7075铝合金半固态坯料显微组织及压缩性能的影响。结果表明:半固态等温温度越高,球形率越好,液相率越高,初生α-Al固相颗粒的尺寸呈先降后升的趋势,而坯料的抗压强度则呈与之相反的趋势,等温温度595~610℃时达到理想状态;随着保温时间的延长,初生α-Al固相颗粒的球形率越好,颗粒尺寸逐渐增大,液相率无明显变化,而坯料的抗压强度呈先升高后略微下降的趋势,保温时间15~30 min时达到理想状态;在595℃保温30 min时,获得的7075铝合金半固态坯料的初生固相颗粒均匀、细小、圆整,抗压强度可达426.82 MPa。     

半固态高碳工具钢变形行为及局部重熔组织演变

对半固态坯料和常规铸造坯料的组织和流变应力进行了对比分析,对半固态坯料在不同温度、不同保温时间下局部重熔后的组织演变进行了研究.研究结果表明半固态坯料的组织为球形,而常规铸造坯料存在着大量的网状碳化物,两相区变形时,半固态坯料的流变应力明显低于常规铸造坯料;半固态坯料局部重熔时,随着温度的提高和保温时间的增长,晶粒尺寸和圆整度都有所提高.     

外熔体温度对7075/6061复合铸锭组织与性能的影响

通过固/液复合铸造技术制备了具有"半固态显微组织/枝晶组织"分布特征的包覆型7075/6061复合铸锭,研究了外熔体温度对该复合铸锭界面组织形态与力学性能的影响规律,探讨了该复合铸锭的界面结合机制。结果表明:外熔体温度760℃、半固态坯料预热温度300℃、保温40 min、空冷条件时,制备的7075/6061双金属复合铸锭的显微组织分布与形态特征较好、抗压强度较高;随着外熔体温度的升高,内层7075合金半固态坯料的近球状α-Al固相颗粒逐渐粗大、球形化逐渐减弱;复合界面处内层半固态坯料局部重熔的现象逐渐增加,界面附近的半固态显微组织形态呈:球状固相颗粒合并长大、非球状化、枝晶化的演变规律;室温压缩时,复合铸锭以圆柱体轴线呈45°角方向裂开,而非复合界面方向。     

铸轧半固态镁合金组织特点

在试验室半固态铸轧试验设备上，进行了镁合金半固态铸轧试验，发现铸轧对半固态镁合金组织有显著的影响。铸轧前组织中初生固相颗粒形状不规则，有枝晶的痕迹；然而铸轧后组织中初生固相颗粒形状非常圆整，接近球形；铸轧对半固态组织具有圆整化的作用，可能是通过固液两相相对流动、摩擦消除尖角而圆整化，或者固相颗粒翻滚、破碎重叠合并而圆整化两种方式实现的。另外在不同的工艺条件下，半固态铸轧镁合金板带组织在表面和心部有不同的表现，厚板带显微组织会出现偏聚，即表面层是激冷微细等轴晶区，心部是半固态组织；而薄板带组织非常均匀，没有偏聚。     

RAP法制备AlSi7Mg合金半固态坯料研究

采用DSC测试、热镦粗实验、半固态等温处理实验、金相显微镜观察以及Image Pro Plus图像处理软件,研究了等温压缩温度、压缩量和半固态等温处理的温度、保温时间对再结晶重熔(RAP)法制备AlSi7Mg铝合金半固态坯料微观组织的影响.结果表明:等温压缩过程中温度对半固态坯料微观组织的影响不明显,而等温压缩变形量的增大有利于细化半固态坯料微观组织,最优热镦粗参数为温度240℃,变形量40％;半固态等温处理过程中,随保温温度升高,微观组织固相晶粒的尺寸逐渐增大,而随着保温时间延长,半固态组织中固相颗粒的尺寸先缓慢长大再迅速长大然后趋于不变,固相颗粒的圆整度变化较为复杂.通过RAP法制备的AlSi7Mg铝合金半固态坯料平均晶粒尺寸为64～117μm,形状因子为0.76～0.89.低于599℃时,半固态的平均晶粒尺寸的立方粗化线性关系不明显,影响晶粒粗化的机制主要有Ostwald熟化、合并长大、再结晶和熔化;在599℃时,晶粒尺寸的立方粗化线性关系较为明显,此时Ostwald熟化为晶粒粗化的主导机制.     

铸轧对半固态镁合金组织的影响

实验研究了镁合金半固态铸轧的组织。铸轧试验是在一台自制的铸轧试验机上进行。试验结果表明,铸轧对半固态镁合金组织有显著的影响。铸轧前的半固态镁合金是由机械搅拌制备,组织中先结晶的固相颗粒形状不规则,有枝晶的痕迹;然而铸轧后组织中,先结晶的固相颗粒形状变得非常圆整,接近球形。基于试验结果,提出了半固态铸轧对一次相颗粒的圆整化机制。认为铸轧对半固态组织的圆整化作用是通过固液两相相对流动摩擦消除尖角而圆整化或固相颗粒翻滚破碎重叠合并而圆整化两种方式实现的。此外,在一定的工艺条件下,凝固的金属在进一步的轧制变形中,圆整的球形一次相颗粒被轧制变形,变成为椭球状。     

ZL101合金半固态二次加热

采用半固态合金二次加热，对半固态坯料施加合理的二次加热路径，重新获得适于后续加工的具有近球状固相颗粒均匀分布的半固态组织。采用功率为20kW，频率为30kHz的高频感应加热装置，研究了采用再熔融加热法制备的ZL101半固态合金坯料的二次加热过程。结果表明：为了获得适于最终成形的半固态组织，有必要把半固态坯料二次加热过程分为几个加热速率不同的加热阶段，然后在半固态温度区间某一需要加工温度下进行适度保温。通过实验给出了ZL101合金半固态坯料二次加热条件，并讨论了二次加热条件对半固态组织演化的影响。     

SIMA法工艺参数对7075铝合金半固态组织的影响

利用应变诱发熔化激活法(SIMA)制备了7075铝合金半固态坯料。分别研究了变形程度、半固态加热温度与保温时间对7075铝合金半固态坯料显微组织的影响。结果表明:变形程度越大,再结晶形核率越高,获得的半固态固相颗粒越均匀、细小;半固态加热温度越高,则半固态组织的固相颗粒越细小,液相率越高;当保温时间为30 min时,固相颗粒球化最好、最均匀。     

预退火温度对半固态铜合金坯料组织演变和力学性能的影响

将铸态CuSn10P1铜合金先预退火处理,随后采用冷轧等温处理应变诱导熔化激活法(CRITSIMA)制备成半固态坯料。采用金相显微镜、配置能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和布氏硬度计,研究预退火温度对半固态铜合金坯料的组织演变及力学性能的影响。结果表明：随着预退火温度升高,半固态铜合金坯料的平均晶粒尺寸增加,晶粒形状因子和液相率均降低;随着预退火温度升高,α-Cu相中固溶更多的Sn元素,减弱了Sn元素偏析,晶间脆硬相δ相含量减少,布氏硬度逐渐减小。在半固态铜合金坯料中检测到新相Cu_13.7Sn的存在,这与晶间Sn元素的高度偏析有关。600 ℃预退火2 h制备的半固态铜合金坯料显微组织晶粒均匀细小,力学性能较好,其平均晶粒尺寸为68.34μm、晶粒形状因子为0.78、α-Cu基体中Sn元素固溶度为4.21wt%,布氏硬度为128 HBW。     

预变形量对7075合金半固态组织与性能的影响

利用应变诱发熔化激活(SIMA)法制备了7075合金半固态坯料,分析了预变形量对坯料的显微组织及室温压缩性能的影响,研究了不同预变形量下的半固态坯料的室温压缩变形能力。结果表明,预变形量越大,7075合金半固态坯料的初生α-Al固相颗粒越细小、球形率越好,液相率越高,抗压强度与屈服强度随之逐渐升高;预变形量值达到12%以后,半固态组织形态与压缩力学性能都趋于稳定。同时,预变形量的增加,可有效提高7075合金半固态坯料的室温压缩变形能力,当预变形量达到12%以上时,坯料的塑性变形能力较强。     

异步轧制SIMA法制备半固态AM60镁合金的组织研究

采用异步轧制SIMA法制备了AM60半固态坯料,分析了轧前预热保温时间和半固态保温时间对半固态成形的影响,研究了异步轧制SIMA法制备半固态AM60镁合金的组织演化。结果表明:当轧制温度480℃和轧前预热时间12 min,半固态处理温度580℃和保温时间40 min时,半固态液相率高,固相颗粒均匀、圆整。异步轧制细化了铸态组织晶粒,为后续半固态形成提供了更多的形变储存能。     

脉冲磁场下制备半固态铝铜合金坯料的研究

采用脉冲磁场技术制备了半固态Al-4.5Cu合金坯料,考察了冷却速度和脉冲频率对半固态坯料初生α-Al相形貌和尺寸的影响.结果表明,利用脉冲磁场处理可以制备出初生α-A1相为细小的近球状颗粒的半固态Al-4.5Cu合金坯料.初生α -Al相平均晶粒尺寸和平均形状系数分别随着冷却速度的减小和脉冲频率的增加而相应的减小和增加.但当冷却速度减小到20℃/min,脉冲频率增大到10 Hz时,半固态组织有所粗化.当冷却速度为40℃/min,脉冲频率为6 Hz时,半固态Al-4.5Cu合金坯料初生α-Al相平均晶粒尺寸最小,形貌最为圆整,适合于半固态成形.     

连续冷却条件下半固态AZ91D镁合金组织及流变特性

在自行设计的Couette型同轴双桶流变仪上对半固态AZ91D镁合金浆料的流变性能以及组织进行了研究。结果表明，连续冷却条件下，连续搅拌半固态AZ91D镁合金浆料的表面粘度随固相分数的增大先缓慢而后迅速增大。此外，冷却速率和剪切速率也都显著影响半固态AZ91D镁合金浆料的表面粘度，降低冷却速率和增大剪切速率，都将导致表观粘度下降，显微组织观察表明，降低冷却速率和增大剪切速率都有利于固相颗粒形态向非枝晶形态转变，从而导致表观粘度的降低。     

半固态6061合金热轧板的显微组织与力学性能

采用冷轧+半固态热处理+热轧的工艺制备出半固态6061合金板,并对该板材进行显微组织观察与力学性能测试,研究了显微组织与力学性能之间的相互关系。结果表明:6061合金半固态坯料热轧后,半固态显微组织的α-Al固相颗粒沿RD与TD方向拉长,沿RD方向拉长幅度较大,具有较好的塑性变形能力,而"液相"则变化不明显,塑性变形能力较差。6061合金半固态坯料热轧薄板沿RD方向的抗拉强度为125.38 MPa,伸长率为6.43%;相比6061合金铸态坯料热轧薄板,抗拉强度提高了14.64%,伸长率却降低了72.57%。     

二次加热过程中半固态AZ31镁合金的显微组织演变

利用波浪形倾斜板振动技术制备AZ31镁合金半固态坯料,获得较为理想的球形或近球形晶粒组织。结果表明:随二次加热温度的升高和保温时间的延长,半固态组织中的液相体积分数增大,固相逐渐长大并球化;AZ31镁合金580℃和610℃时二次加热组织均不适合半固态触变成形;适合触变成形的二次加热最优工艺为590℃保温40～60 min、或者600℃保温30 min;此条件下获得的平均晶粒直径为58～61μm,固相率为87%(体积分数)左右。晶格扩散机制对二次加热原子扩散起主导作用,是造成合金固相颗粒尺寸变化的根本原因;固液界面张力是造成颗粒形状球形或近球形变化的重要原因。     

半固态ZCuSn10铜合金重熔过程中的组织演变

采用拔长为预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,研究在半固态温度区间重熔加热过程中半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相形貌的演变过程。结果表明:在液固两相区间对半固态组织保温,半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相逐渐球化。在900℃保温3 min后开始出现液相,且液相率、平均晶粒直径均随着保温时间的增加而增加,液相分数由5 min的23.5%增加至20 min的32.7%,平均晶粒直径由8 min的41.7μm增大至20 min的58μm,形状因子随着保温时间延长先减小后增加,在保温15 min形状因子最小为1.75。     

6061合金外熔体温度对7075半固态合金固相颗粒定向生长的影响

利用固/液复合铸造技术,将液态6061合金熔体包覆7075合金半固态坯料,制备出包覆型7075/6061双金属复合铸锭。研究了外熔体温度对包覆型7075/6061双金属复合铸锭半固态颗粒生长形态的影响。结果表明:在固/液复合铸造工艺条件下,受到6061合金外熔体温度的影响,内层7075合金半固态固相颗粒沿平行于复合铸锭轴向方向发生了定向生长;随着外熔体温度的升高,内层半固态固相颗粒定向生长速率显著增大;而靠近复合界面处的半固态固相颗粒定向生长速率远大于复合铸锭心部的半固态固相颗粒定向生长速率;外熔体温度越高,半固态显微组织的晶界激活能或表观激活能越低,越有利于半固态固相颗粒发生定向生长。