连续冷却条件下半固态AZ91D合金的流变特性

在Couette型同轴双桶流变仪上对半固态AZ91D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,半固态AZ91D合金浆料的表观粘度与冷却速率有很大的关系,低冷速下的表观粘度低于高冷速下的表观粘度;连续冷却条件下,半固态AZ91D合金浆料的表观粘度还受剪切速率的影响,随剪切速率的增高,浆料的表观粘度降低;连续搅拌半固态AZ91D合金浆料的组织与冷却速率和剪切速率有关,降低冷却速率和增大剪切速率都有利于固相颗粒的球化.     

半固态条件下丁二腈-水合金的稳态流变行为

采用Searle型同轴双筒剪切流变仪考察了由类金属丁二腈(SCN)和水配制的SCN-5at.%Wat.透明合金在半固态条件下的稳态流变行为。SCN-5at.%Wat.合金的稳态表观粘度表现出类似半固态金属浆料的剪切稀化现象。当冷却速率较高时,SCN-5at.%Wat.合金的稳态表观粘度随初始剪切速率的提高而减小;而当冷却速率较低时,其随初始剪切速率的提高略有增大。当初始剪切速率较低时,SCN-5at.%Wat.合金的稳态表观粘度随冷却速率的提高而增大;而当初始剪切速率较高时,其随冷却速率的提高,在较高的终了温度下表现为减小,在较低的终了温度下反而略有增大。另外,在较低初始剪切速率和较高冷却速率下,SCN-5at.%Wat.合金的稳态表观粘度总体较高。     

淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响

通过室温力学性能测试,光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了淬火速率对AlZnMgCu(Zr)合金断裂行为的影响.结果表明:含Zr小于0.1%合金随着淬火速率的降低,由穿晶破断和沿晶开裂的混合型断裂逐渐转变成沿晶断裂;其主要原因是淬火速率降低使晶界无沉淀析出带(PFZ)宽化.含Zr大于等于0.1%的合金随着淬火速率的降低由穿晶破断为主的断裂逐渐转变成沿晶开裂和穿晶剪切的混合型断裂;沿晶断裂的产生主要是由于晶界无沉淀析出带宽化;穿晶剪切主要是由于慢速淬火过程中晶粒内部析出了大量粗大的η平衡相.     

TC11钛合金热变形机制及其热加工图

研究了TC11钛合金在温度800～1050℃,应变速率0.005～5s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制.结果表明:TC11钛合金在两相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时主要发生片状组织的球化,并且球化的效果随变形温度的降低和应变速率的增加而增加.在两相区高应变速率下(0.05～5 s-1)变形时发生热加工的非稳定流动,产生剪切裂纹和剪切带等缺陷.在β相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时发生动态再结晶,高应变速率下(0.05～5 s-1)发生动态回复,并且应变速率大于0.1 s-1时有可能发生不稳定流动现象.在变形温度为900℃左右、应变速率为0.005 s-1时,功率耗散率达到峰值,约为57%.     

U-Ti合金的动态压缩性能及剪切特征

采用分段式霍普金森杆(SHPB)及材料试验机测试200 ℃时效4 h的U-Ti合金在室温下的动静态压缩力学性能,采用扫描电镜和金相显微镜分析U-Ti合金动态压缩后的绝热剪切特征.结果表明,U-Ti合金是应变速率敏感材料,产生了应变速率强化效应;当应变速率为3600 s-1时,U-Ti合金已经发生45°剪切断裂;当应变速率达到5000 s-1时,U-Ti合金剪切断裂的同时产生烧蚀变形,剪切断口上出现塑性金属的韧窝特征;当应变速率为7300 s-1时,U-Ti合金45°剪切断面上出现了重熔现象.     

初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形机制影响研究

研究了两种不同初始组织(魏氏组织、马氏体组织)Ti-6Al-4V合金在温度区间为700~750℃,应变速率为10~(-3)~1s~(-1)之间的高温变形行为。结果表明:初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形行为有着重要影响,初始魏氏组织Ti-6Al-4V合金主要发生了绝热剪切变形,在试样内部形成了绝热剪切带,绝热剪切带的密度随着温度上升和应变速率下降而减小;α′马氏体组织Ti-6Al-4V合金主要发生了稳态变形,在试样内形成了晶粒尺寸在亚微米级甚至纳米级的超细晶组织,晶粒尺寸和组织均匀性随着温度升高和应变速率减小而增大。α′马氏体组织的晶粒细化机制主要是连续动态再结晶,α′/α+β相变过程为再结晶的发生提供了重要的驱动力。     

变形工艺参数对半固态Ti14合金显微组织的影响

采用的试样在Gleeble-3500热模拟实验机上进行半固态Ti14合金的高温压缩变形实验,研究不同变形温度(1000～1200℃)、不同变形量(加%～70%)和不同应变速率(0.005～5/s)对显微组织的影响,分析了晶界的变化规律.结果表明:变形温度直接影响晶粒的形核长大及球化,随着温度升高,晶粒直径明显增大,晶界宽化;变形程度对微观组织的影响随变形温度的不同而不同;晶粒等效直径随着应变速率增大和温度的升高呈现出先降后升的趋势.     

较低剪切速率下过冷熔体非枝晶组织的形成与演化

采用SCN-5H2O(摩尔分数,%)透明模型合金研究了较低剪切速率范围内过冷合金熔体中晶体的生长与演化行为.结果表明,在较大过冷度下,存在一个剪切速率阈值,当熔体剪切速率高于阈值,晶体能够以球状形态生长;当剪切速率低于阈值,晶体以枝晶形态生长.在较低剪切速率下,过冷度较大时,球晶失稳后呈枝晶形态,过冷度较小时,球晶失稳...     

镁合金半固态变形特性的研究

影响镁合金半固态流变特性的参数为坯料加热温度、应变速率和保温时间.表观粘度随着剪切速率的增加而降低,当剪切速率大于5×10-3s-1时,表观粘度随剪切速率增加变化缓慢,表观粘度随着加热温度的增高逐渐降低,MB15合金晶粒形状和球化速度导致其表观粘度随固相率的变化曲线不同于AZ91D合金,其变化较为缓慢迟钝;表观粘度随保温时间的增加而减少,趋势近似直线.     

经变形前退火、热压缩和时效处理后的Mg-8Gd-4Y-1Nd-0.5Zr合金的组织、织构和力学性能（英文）

挤压态Mg–8Gd–4Y–1Nd–0.5Zr合金在470℃下退火1 h后,进行压缩变形,压缩变形温度为470℃,变形速率为0.2 s~(-1)和0.0003 s~(-1)。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)、硬度测试和拉伸试验研究合金的显微组织、织构和力学性能。结果表明:合金在压缩变形过程中发生富稀土相回溶以及动态再结晶,导致合金在两种变形速率压缩变形后的组织变得不均匀。压缩态合金的织构受应变速率的影响,在应变速率为0.2s~(-1)时,压缩态合金呈现出强的基面织构0001//ND(法向);而在应变速率为0.0003s~(-1)时,合金呈现出弱的织构0001//ED(挤压方向)。应变速率为0.2 s~(-1)时获得的合金的综合力学性能更优,在225℃时效8 h处理后,其抗拉强度达426 MPa,屈服强度达345 MPa,伸长率达2.1%。     

电脉冲工艺参数对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

获得一种在液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的非枝晶浆料是半固态金属加工的基础和关键。为了达到这一目的，在不同电脉冲参数下对合金熔体进行电脉冲孕育处理。结果表明：通过电脉冲孕育处理将AlSi7Mg合金凝固组织中的初生相由发达的枝晶转变成了蔷薇晶和近球形晶粒：脉冲频率和脉冲时间对合金凝固组织的影响规律相一致，即随着脉冲时间的延长和脉冲频率的增加，合金的凝固组织逐渐得到改善；但当脉冲时间过长和脉冲频率过大时，导致合金凝固过程中的形核率降低，使合金的凝固组织不理想。从而揭示了只有在合适的熔体处理温度及脉冲工艺参数作用下，才可以获得理想的AlSi7Mg合金凝固组织。     

Evolution of microstructure in semi-solid slurries of rheocast aluminum alloy

Semi-solid metal processing is being developed in die casting applications to give several cost benefits. To efficiently apply this emerging technology, it is important to understand the evolution of microstructure in semi-solid slurries for the control of the rheological behavior in semi-solid state. An experimental apparatus was developed which can capture the grain structure at different times at early stages to understand how the semi-solid structure evolves. In this technique, semi-solid slurry was produced by injecting fine gas bubbles into the melt through a graphite diffuser during solidification. Then, a copper quenching mold was used to draw some semi-solid slurry into a thin channel. The semi-solid slurry was then rapidly frozen in the channel giving the microstructure of the slurry at the desired time. Samples of semi-solid 356 aluminum alloy were taken at different gas injection times of 1, 5, 10, 15, 20, 30, 35, 40, and 45 s. Analysis of the microstructure suggests that the fragmentation by remelting mechanism should be responsible for the formation of globular structure in this rheocasting process.     

Taper barrel rheomoulding process for semi-solid slurry preparation and microstructure evolution of A356 aluminum alloy

The self-developed taper barrel rheomoulding (TBR) machine for light alloy semi-solid slurry preparation was introduced. The semi-solid slurry was obtained from the intense shearing turbulence of the alloy melt in the cause of solidification, which was further caused by the relative rotation of the internal and external taper barrel whose surface contained wale and groove. The heat transmission model of TBR process, the flow rules and the shearing model of the alloy melt were deduced. Taking A365 as experimental material, the microstructure evolution rules under different slurry preparation processes were analyzed. The results show that decreasing the pouring temperature of A365 alloy melt properly or increasing the shearing rate helps to obtain ideal semi-solid microstructure with the primary particle size of about 70 μm and the shape factor of above 0.8.     

导流器在AZ91D镁合金半固态组织形成中的作用

采用新型的自孕育法制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了导流器在半固态组织形成中的作用.结果表明,合金熔体加入孕育剂并经导流器浇注后,导流器吸收大量过热,使合金温度迅速降低至液相线附近;合金液在导流器表面流动时,导流器促进了熔体中非均质形核及游离晶粒的产生,使合金凝固时晶粒增殖.导流器表面凝固组织从上至下依次为树枝晶、细小树枝晶、等轴晶;倾斜角度影响合金流动方式及传热效果,角度过大和过小均不利于晶粒增殖,角度为45°时冷却效果和剪切作用最佳,此时合金有效形核数量最多,半固态浆料组织初生相细小且分布均匀.     

A1-4.5Cu合金半固态坯料制备研究

研究了稀土Ce对铝铜合金微观组织的影响以及A14.5Cu合金半固态坯料的制备工艺.实验表明:在Al-4.5Cu合金中加入稀土Ce,细化了合金的微观组织,固液两相区间变窄,改善了合金的凝固性能.浇注温度和浇注方式对合金坯料制备也有明显的影响.在700℃采用斜坡振动铜模水冷浇注可制备性能优良的稀土Al-4.5Cu半固态坯料,其组织为细小均匀的等轴球状晶,且制备工艺简单.     

Effects of processing parameters on microstructure of semi-solid magnesium alloy

In this paper, the effects of pouring temperature of magnesium melt, preheating temperature of the barrel of the screw mixer, and shear rate on the solidified microstructures of semi-solid slurry were investigated by a mechanical stirring semi-solid process. The appropriate processing parameters of slurry preparation were obtained, and the mold filling ability of semi-solid slurry for thin-walled casting was examined. Results indicate that the solid volume fraction of non-dendritic microstructure increases with a decrease in pouring temperature of magnesium melt and the barrel preheating temperature of the screw mixer. Also the grain size of primary α-phase is reduced. Furthermore, the solid volume fraction of semi-solid nondendritic structure decreases with an increase of shear rate. The fine and round granular microstructure with 30～50 μm in size of semi-solid AZ91D magnesium alloy was presented. Finally, a 1.0 mm thin-walled casting with a clear contour and good soundness was successfully made by semi-solid rheo-diecasting.     

Formation of grain refined and non-dendritic microstructure of an aluminum alloy under angular oscillation

A new technique to achieve sound semi-solid slurry by introducing angular oscillation during the earlier stage of solidification is reported. The effects of melt superheat and oscillation intensity on the grain refinement and morphology of primary Al particles in aluminum alloy A356 were investigated. Results confirmed that a fully grain refined and non-dendritic microstructure could be obtained using proper processing conditions, and the superheat of melt could be increased to a higher level. The primary Al particle had average diameter of 58 μm and average shape factor of 0.84, and featured zero entrapped eutectic.     

高剪切熔体处理下半固态A357合金浆料的组织特征研究

以A357铝合金为试验材料,利用双螺旋流变制浆设备进行了半固态浆料的制备工艺研究。考察了高剪切熔体处理,也即高强度的搅拌剪切和高强度的紊流作用下,搅拌速度和搅拌时间对铝合金非枝晶组织的形成以及组织特征的影响。结果表明:随着搅拌速度的提高,坯料组织中初生α-Al晶粒尺寸减小,形状变得圆整均匀,但是固相体积分数逐渐减小,搅拌速度的增大对球晶的生长起到了抑制作用;熔体在双螺旋设备中的凝固主要经历了连续冷却以及等温剪切两个过程,搅拌时间越长,晶粒越圆整均匀,尺寸越大,但晶粒密度会急剧下降,总的固相分数不会发生明显变化。     

功率超声双振动头处理A356半固态熔体的研究

利用两套自制的功率超声双振动头试验装置,对A356铝合金流动熔体进行处理获得半固态浆料,对比分析了1.0kW和1.5kW超声换能器交错式排布流道及对向式排布流道装置处理A356合金的凝固组织,研究了合金熔体在运动状态中加上功率超声场影响下的凝固机理,分析了功率超声的机械效应、热效应及声流效应对半固态金属结晶的影响。结果表明,浆料经处理后的试样金相组织的细化、球化效果与振动头的摆放位置有关,交错式比对向式处理效果好;流道上的凝料因激冷和整个凝固过程都在流道上受到振动影响而更细小,流出流道的晶粒易长大,受到超声和斜流道影响而球化更好。     

半固态过共晶Al-Si合金的制备技术

论述了半固态过共晶Al-Si合金的制备技术,包括半固态搅拌、喷射沉积与触变成形、双重铸造、变质与等温处理等。这些技术可有效地改善初晶Si形态,细化初晶Si,获得一定量的球状α相,并控制浆料中的固相率,使合金具有预期的半固态组织。