半固态A356铝合金浆料的行波搅拌制备工艺

采用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺,成功制备出初生α-Al为球状的较大尺寸A356铝合金半固态浆料.研究了浇注温度、搅拌频率和搅拌功率对A356铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金组织中的初生α-Al更圆整.当搅拌频率达到或高于10Hz时,半固态A356铝合金浆料中的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态A356铝合金熔体中的蔷薇状初生α-Al受到更剧烈的附加温度起伏而使枝晶根部熔断,形成更多更圆整的球状初生相.因此,在630℃浇注、搅拌频率为10Hz和搅拌功率为1.72kW下,能制备出更圆整、细小的初生α-Al.     

电磁搅拌时间对半固态A356合金凝固组织的影响

应用变频控制的电磁搅拌装置对低过热度浇注的A356合金熔体进行短时弱电磁搅拌,探讨了不同的搅拌时间对合金凝固组织中的初生α-Al相和共晶相形貌与分布规律的影响,从而得到最佳的电磁搅拌工艺参数.研究表明,A356合金熔体在620℃浇注,并经频率为30 Hz的电磁搅拌15 s,在615℃保温10 min后,初生α-Al的平均等积圆直径为55.70μm,平均形状因子达到了0.86,共晶组织颗粒细小、致密且分布均匀,此条件下得到的半固态A356合金浆料的室温凝固组织形貌最好.     

Al-Sc共晶反应对半固态A356合金初生α相的影响

利用低过热度浇注和等温保温技术制备了半固态A356-Sc铝合金浆料,研究了Sc对所制备的半固态A356铝合金初生α相形貌和尺寸的影响。结果表明:细化处理的半固态A356-Sc铝合金经低过热度浇注和等温保温可制备具有球状和颗粒状初生α相的浆料,稀土Sc可显著改善A356铝合金中初生α相的尺寸和形貌。获得了制备半固态A356-Sc合金浆料合适的工艺条件:Sc加入量为0.6 mass%,保温温度为630℃,保温时间为200 s,此时,初生α相的等效圆直径达到36.48μm,平均形状因子为0.85。探讨了Al-Sc共晶反应对半固态A356铝合金初生α相细化机理。     

A356铝合金半固态浆料的双向弱电磁搅拌与等温处理工艺的研究

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺:双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580～610℃、等温保温时间3～15 min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7 min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

双向弱电磁搅拌+等温保温处理制备半固态A356合金浆料的研究*

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺：双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580~610℃、等温保温时间3~15min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

连续降温电磁搅拌对A356铝合金半固态组织的影响

采用连续降温电磁搅拌法制备纯净的A356铝合金半固态浆料,通过显微组织观察和形状因子统计,研究了电磁搅拌频率、电磁搅拌温度区间和熔体降温速率对A356铝合金半固态浆料初生相形貌和尺寸的影响。研究结果表明:当搅拌条件为600℃炉膛预热、搅拌频率为30 Hz、搅拌温度区间为640℃～600℃时,半固态浆料初生相大部分为球形或椭球形;在初生相形成初期。更慢的降温速率有助于形成球形或椭球形的初生相。主要机制是更小的过冷度不足以使晶核发生快速的等轴生长或合并,但是大过冷度易于晶核合并生长且长大,从而形成蔷薇状或树突初生相。     

合工艺制备半固态A356铝合金浆料的研究

将晶粒细化处理引入低过热度浇注和弱电磁搅拌技术中,形成了制备半固态合金浆料的复合工艺.应用复合工艺制备了半固态A356铝合金浆料,研究了复合工艺对所制备的半固态初生0相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,细化处理的液态A356铝合金经低过热度浇注和弱电磁搅拌可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,并且浇注温度可适当提高.与未经细化处理的A356铝合金试样相比,细化处理可显著改善A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌及其沿铸锭径向上的分布.     

熔体处理对A356合金半固态浆料组织的影响

研究了熔体处理对A356合金半固态浆料组织的影响，结果表明，适当的熔体处理工艺具有一定的生成非枝晶组织的作用，但很难实现半固态浆料的快速制备；“熔体处理＋双向电磁搅拌”复合技术具有较高的浆料制备效率，为流变成形的制浆提供了可能。同时，优化出A356合金的最佳熔体含量（质量分数），即0．6％的Al-5Ti-B和0．4％的A1-10Sr。     

熔体处理和双向电磁搅拌复合快速制浆技术

分析了中间合金微细粉末熔体处理工艺和双向电磁搅拌工艺中,Al-5Ti-B合金粉末粒度、粉末加入量、加入温度、静置时间、中间合金加入顺序、单向旋转时间、电源频率、浇注温度和搅拌时间等工艺参数对A356合金半固态浆料的组织和制备效率的影响规律及其原因,开发出适合于铝合金的熔体处理 双向电磁搅拌半固态浆料复合制备技术。结果表明:该技术可在20~25 s内制备出α(Al)的形状因子约为0.85、晶粒尺寸为70~80μm(空冷尺寸)的A356合金半固态浆料。     

熔体处理温度及保温参数对A356铝合金半固态浆料水淬组织的影响（英文）

采用自孕育法制备A356铝合金半固态浆料,研究熔体处理温度及保温参数对A356铝合金半固态浆料水淬组织的影响,并分析剩余液相的二次凝固行为。结果表明:熔体处理温度对最终半固态组织影响较为显著。当熔体温度在680~690°C之间时,可以制备出适合流变成形的半固态浆料。在等温保温过程中初生颗粒的生长速率符合D_t~3-D_0~3=Kt动力学方程,且当保温温度为600°C时初生颗粒的粗化速率最快。此外,等温保温时间对二次凝固组织的影响较明显。保温3 min时浆料水淬组织中的二次颗粒最为细小、圆整。随保温温度的升高,二次颗粒数目逐渐增多。因此,共晶反应被限制在很小的晶间区域内,使最终凝固的共晶组织排列较为紧密。     

弱搅拌功率对半固态AlSi7Mg合金浆料组织的影响

采用低过热度浇注和弱电磁搅拌制备浆料技术制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了弱搅拌功率对合金浆料初生相α-Al形貌的影响以及浆料组织的径向分布.研究结果表明, 在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,当AlSi7Mg合金液在浇注温度为630 ℃、搅拌功率为0.36 kW时可制备出初生α-Al相形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、直径为127 mm的AlSi7Mg合金浆料;在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,适当提高搅拌功率可改善初生α-Al相形貌,但当搅拌功率提高到一定程度,再增大搅拌功率,初生α-Al相形貌并没有得到进一步改善;从半固态AlSi7Mg合金浆料组织的径向分布看,由边部到心部,浆料的组织形貌从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织演化.     

变温搅拌制备AlSi7Mg合金半固态浆料的研究

采用变温机械搅拌方法制备Al Si7Mg合金半固态浆料,研究了冷却速度、剪切速率对浆料组织的影响,探讨了强制对流条件下半固态浆料中球状初生相的制备机理。结果表明:在强制对流机械搅拌、剪切速率40 s-1,冷却速度0.12~0.25℃/s以及剪切速率20~80 s-1、冷却速度0.12℃/s条件下制备出近球状组织的Al Si7Mg合金半固态浆料。增加剪切速率对浆料组织形貌影响不大,冷却速度是决定半固态浆料组织形貌的关键因素。强制对流下的合金熔体,在保证合金熔体温度场、溶质场均匀性和合适的冷却速度条件下,初生相就会以球状晶的特定生长方式生长,从而获得满足流变成形的半固态浆料组织。     

蛇形通道浇注制备半固态浆料组织的演化

采用蛇形通道浇注制备7075铝合金半固态浆料,研究了不同浇注温度下浆料组织中初生α-Al的形貌演变,通过残留在蛇形通道内部的凝固壳分析了蛇形通道内部合金熔体的形核动力学条件,自由晶的形成、长大与球化机理。结果表明:自由晶的数目决定了初生α-Al的形态,随着浇注温度降低,过冷度的增大,浆料组织中的初生α-Al的形貌由蔷薇状向近球状转变,晶粒尺寸逐渐变小,晶粒数目增多;蛇形通道内过冷的合金熔体经过弯道的作用,熔体内部的对流、剪切和"搅拌"使初生激冷α-Al晶核经过游离、增殖、长大和熟化,最后演变成近球状和蔷薇状的α-Al晶粒;球状初生α-Al晶粒的演变机制主要为枝晶抑制生长机制,也包括枝晶臂根部熔断机制。     

双向电磁搅拌对半固态A356铝合金凝固组织的影响

采用自行设计的电磁调控装置对结晶器内的铝熔体施加双向电磁搅拌处理,获得凝固组织为球状或类球状初生固相颗粒的半固态浆料,分析在电磁搅拌时间恒定12 s时磁场频率、电磁搅拌方式(单向连续电磁搅拌、双向连续电磁搅拌、双向间歇电磁搅拌)对初生相形貌演化的影响。结果表明:随着磁场频率的增加,初生固相晶粒的生长形态由树枝状、长条状、粗颗粒状转变为球状;晶粒尺寸先减小后增大;磁场频率存在最佳值30 Hz。此时,初生相α(Al)的平均等积圆直径为38.2μm,形状因子为0.75。此外,双向连续电磁搅拌作用于液态熔体形成强烈的紊流和惯性冲击,加快凝固体系的质量传输热量传递,合金浆料组织相较于单向连续电磁搅拌、双向间歇电磁搅拌更加细小圆整。     

电磁场作用下半固态A356-La铝合金初生相形貌及分形维数的研究

利用稀土La对液态A356铝合金进行了细化处理,并在电磁搅拌技术下制备了半固态A356-La铝合金浆料,研究了稀土La和电磁搅拌对半固态A356铝合金初生相形貌的影响,并用分形维数对其初生相形貌进行了表征.结果表明,添加适量的稀土La可有效改善半固态A356铝合金初生相的形貌,无论是否经过电磁搅拌,随着稀土添加量的增加,A356铝合金的初生相形貌均呈先变好后恶化的演变规律,当稀土La的添加量为0.4%(质量分数)时,其初生a相的形貌和尺寸均达到最佳,其平均等积圆直径为88.85μm,平均形状因子为0.78;当稀土La的添加量相同时,经过电磁搅拌作用的A356-La铝合金初生a相的平均等积圆直径均比未经过电磁搅拌的更小,其形状因子则相反,均比未经过电磁搅拌的更大,说明经过电磁搅拌的半固态A356铝合金初生a相比未搅拌过的更细小、圆整,即经过电磁搅拌的初生a相形貌更佳,如当La含量为0.4%时,其平均等积圆直径由88.85μm降至84.14μm,平均形状因子由0.78升至0.81.此外,实际的合金凝固组织具有分形特征,应用分形几何的原理来描述和分析半固态铝合金中初生相的形貌变化规律甚至初生相形成机理是完全可能的.且不同工艺参数下所获得的半固态铝合金初生相形貌具有不同的分形维数,随着半固态初生相由树枝状向颗粒状或球状变化,其分形维数逐渐变小.     

电磁搅拌参数对半固态ZA43合金组织的影响

研究了电磁搅拌参数对半固态ZA43合金组织的影响。结果表明,搅拌功率越大,晶粒越细化,达到的效果越好。当搅拌温度较高时,合金熔体中初生相较少;搅拌温度较低时,初生相容易异常长大和团聚,晶粒尺寸增大。搅拌时间较短时,初生相难以被打碎而圆整,组织呈现大块玫瑰状;搅拌时间过长,大多数初生相易聚集长大,导致晶粒尺寸变大。搅拌温度为538~540℃,搅拌时间为8~10 min时,制备的半固态ZA43合金熔体组织较细小。     

蛇形通道浇注工艺参数对半固态A356铝合金浆料的影响

采用蛇形通道浇注技术制备半固态A356铝合金浆料,并研究浇注温度和通道直径对半固态A356铝合金浆料的影响.结果表明:当通道直径为20和25mm、浇注温度为640-680℃时,可以制备出初生相α(Al)的半固态浆料,其平均形状因子分别为0.89-0.76和0.86-0.72、平均晶粒直径分别为50-75μm和55-78μm.随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金浆料中初生α(Al)晶粒的组织变得细小;较小的通道直径有利于组织的改善.在制备半固态A356铝合金浆料过程中,通道内壁的激冷能够产生大量的晶核.由于晶粒游离和合金熔体自搅拌的共同作用,初生α(Al)晶核能够在熔体内部增殖并且球化.     

不同温度场下半固态铝-稀土合金初生相形貌

利用Fluent软件主要研究半固态A356稀土合金熔体在施加电磁搅拌后的温度场分布规律以及电磁场对半固态A356稀土合金熔体中初生α相形貌演变的影响。结果表明:在电磁搅拌相同时间(15 s)、不同频率下,熔体在40 Hz时的温度场较5 Hz、15 Hz和30 Hz时的分布更加均匀;半固态A356-Yb合金熔体经620℃浇注,在电流频率30 Hz时搅拌15 s,并在590℃保温10 min,初生相的平均等积圆直径为62.3μm,平均形状因子为0.78,此时,晶粒最圆整细小,组织形貌最佳。     

半固态A356合金微观组织特征对充型能力的影响

采用电磁搅拌法制备了具有不同微观组织特征的半固态A356合金浆料,用图像分析软件对浇注前浆料金相试样的初生相微观组织特征进行了测定,利用间接挤压铸造方法铸造阿基米德螺旋线试样,以挤压成形后的螺旋线试样长度衡量充型能力,通过多元回归,建立了半固态A356合金初生相微观组织特征与充型长度之间的数学表达式。结果表明:半固态浆料充型能力不仅与初生相微观组织特征参数有关,微观组织特征参数的交互作用对充型能力的影响也较大。利用该表达式可以对半固态浆料充型能力进行预测,进而指导半固态浆料制备参数设计、间接挤压铸造工艺设计和缺陷预测。     

节能电磁搅拌对半固态A356铝合金初生相的影响

利用自制电磁搅拌装置在低过热度浇注工艺下制备了半固态A356铝合金浆料,研究了电磁搅拌过程对半固态A356铝合金初生相的影响。结果表明,利用自制的电磁搅拌装置能够制备满足流变成型需要的半固态A356铝合金浆料;通过试验研究,获得了合适的制备工艺参数,并且节省能耗。