半固态A356铝合金浆料的充填行为及组织分布

采用流变压铸方法研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356铝合金浆料的充填行为和组织分布,结果表明：采用该技术制备的半固态A356铝合金浆料,其组织形态优良,经过感应均热后,浆料内部的温度场分布均匀,初生α—Al晶粒更圆整．半固态A356铝合金的浆料温度、压射比压和冲头速度对浆料的充填行为有较大的影响．较高的浆料温度、压射比压和冲头速度都有利于半固态铝合金浆料的充填．在本文的实验条件下,合适的浆料温度为585-595℃,压射比压为15-25MPa,冲头速度为0．072-0．12m／s．得到的流变压铸件的组织分布均匀,无明显的固液相偏析．     

ZL201合金半固态压铸成形过程数值模拟

为了解半固态压铸过程中浆料充型规律及其流动特点，本文采用AnyCasting铸造仿真软件特有的半固态触变功能模块(Bingham粘度模型)对半固态ZL201铝合金的触变充型过程进行数值模拟，研究慢、快压射速度及切换时间对半固态触变压铸充型过程的影响，对最优充型条件下的铸件微观组织及力学性能进行模拟研究，并进行试验对比.数值模拟结果显示，ZL201合金半固态触变压铸成形在浆料温度600 ℃、模具温度240 ℃时、低速压射速度0.1 m/s、且在1.5 s后进行速度切换、高速压射速度为1 m/s时，所得铸件维氏硬度最大可达72HV，平均抗拉强度为208 MPa.按照该工艺条件成型的成形件显微组织致密，测得其平均抗拉强度为212.5 MPa、平均硬度值为70.8HV, 性能较高，与模拟结果符合较好.     

7075铝合金半固态浆料制备及流变压铸工艺研究

目的研究搅拌速度和搅拌时间对ACSR工艺制备的7075铝合金半固态浆料组织的影响,研究和比较传统压铸与流变压铸7075铝合金的组织与性能。方法通过改变搅拌速度和搅拌时间制备7075铝合金半固态浆料,取料水淬获得半固态坯料,将剩余浆料进行流变压铸,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机等研究了试样的微观组织、拉伸性能与断口形貌,探究搅拌速度和搅拌时间对7075合金半固态浆料组织的影响,同时研究与比较传统压铸与流变压铸7075铝合金的组织性能。结果在一定范围内提高搅拌速度和搅拌时间有利于α1-Al的细化与球化,与传统压铸7075铝合金相比,流变压铸合金具有更优异的力学性能,T6热处理后,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为547 MPa、494 MPa和3.2%。结论 ACSR工艺可制备出组织细小圆整的7075铝合金半固态浆料,且流变压铸可改善7075铝合金力学性能。     

AZ91D镁合金强制对流流变压铸组织与性能

研究了流变压铸成形和传统压铸工艺下AZ91D镁合金连接压铸件的组织特征,分析了流变压铸过程中半固态浆料的形成和凝固行为,测试了FCR工艺下流变压铸拉伸件的力学性能。结果表明:FCR工艺下的流变压铸成形工艺不仅可以获得晶粒细小、形貌圆整的半固态组织,而且能够明显改善传统压铸成型件中的气孔缺陷,提高组织致密度。与传统压铸件相比,流变压铸拉伸件的抗拉强度和伸长率都有了明显的提高;T6热处理能进一步强化流变压铸拉伸件的性能,其抗拉强度和伸长率分别为286MPa和6.1%。     

非枝晶AlSi7 Mg合金半固态触变成形研究

研究了AlSi7Mg合金的触变形成,结果表明：在电磁搅拌下,制备出半固态AlSi7Mg合金连铸坯料,合适的连铸速度为1．5－3mm/s,在变功率电感应加热下,半固态AlSi7Mg合金坯料的温度场可以达到很均匀,合适的加热温度为580－590℃,在模具温度100－300℃和比压15－25MPa条件下,触变锻造出汽车制动总泵体和比例阀毛坯。     

蛇形通道制备半固态浆料均热后的流变压铸

为了研究蛇形通道制备半固态浆料并经过均热后的流变压铸性能,以A356铝合金为材料进行实验研究.结果表明:当浇注温度为680℃、均热功率为1.6～2.5 kW时,半固态浆料的微观组织可以达到均一,而且初生α(Al)的形貌更加圆整;该浆料经过流变压铸成形后,在铸态下拉伸试样的抗拉强度可达245～260 MPa,伸长率可达8.5%～13%;经过T6热处理后,拉伸试样的抗拉强度可达295～320 MPa,伸长率可达7%～11%.均热可以对浆料的整个温度进行调整来满足不同铸件的流变压铸.     

支座半固态压铸模具设计研究

根据支座产品及半固态浆料充型凝固特点,选用压射比压70MPa,压射速度为1．5m／s,浇注温度590℃,模具预热温度为220℃,进行计算机数值模拟,确定半固态压铸模具的设计方案。设计并制造出支座半固态铸模具。通过支座半固态压铸实验,压铸充型凝固过程非常平稳,得到了合格的支座产品,证实了数值模拟结果及模具设计的正确性。     

Preparation of semi-solid AlSi7Mg alloy slurry through traveling electromagnetic stirring

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料, 研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响. 结果表明, 用该工艺可制备初生$\alpha$--Al形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、 较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料. 浇注温度合适, 短时间弱电磁搅拌(8 s左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状, 组织分布比较均匀的浆料组织. 浇注温度一定, 适当提高搅拌功率可明显改善初生 α-Al的形貌, 但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善. 用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料, 从其边部到心部的径向组织初生 α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.     

摩托车铝合金缸体压铸工艺参数优化

为解决摩托车铝合金缸体压铸件存在的缺陷问题,利用Any Casting铸造数值模拟分析软件,采用正交试验方法,并借助Image J软件统计铸件的孔洞面积(缩孔缩松或气孔),系统研究了压铸工艺参数:快压射速度、快压射切换点位置及模具温度对摩托车铝合金缸体孔洞面积的影响规律.研究表明,铸件内的孔洞总面积随着快压射速度的增加而增加,随着快压射切换点位置和模具预热温度的增加而减小.本实验条件下的最优工艺参数为:快压射速度2.0 m/s、快压射切换位置280 mm、模具温度240℃.采用该组参数,使铸件致密度增大,上、下端面孔洞所占面积分别减少21%和68%,铸件废品率从14%降低到5%.     

大体积流变浆料制备与压铸成形一体化工艺及其应用

目的研究气体流量对ACSR流变压铸Al-Si-Fe合金组织的影响,同时研究与对比流变压铸与传统压铸合金的组织性能。方法通过改变气体流量制备流变压铸Al-Si-Fe合金,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针、万能试验机等研究了合金的微观组织与拉伸性能。结果随着气体流量由0提高至6 L/s,流变压铸合金中α1-Al平均尺寸由35.6μm下降到23.9μm,形状因子由0.71上升到0.82;与传统压铸合金相比,流变压铸合金的抗拉强度和伸长率分别提高了15%和75%。结论 ACSR流变压铸工艺可以制备出组织细小圆整且力学性能高的铸件。     

Semi-solid Thixoforming Simulation of Al-Cu-Mn-Ti Alloy Parts via AnyCasting

The software AnyCasting was used to simulate the thixotropic die-casting process of semi-solid Al-Cu-Mn-Ti alloy slurry to form the parts of a particular shape, especially on how the in-gate size of die and injection speed affect the process. The results showed that the die cavity can be filled well with the semi-solid slurry in form of laminar flow under conditions that the temperature of the semi-solid slurry is 640℃ and that of die 200-240℃, thickness of in-gate is 11 mm and, more important, the injection speed should be changed from 0.1 to 1.0 m/s when 60% of die cavity has been filled. The simulation result is highly proved in conformity to the actual die-casting specimens in accordance to the filling process as simulated. Moreover, the hardness of the specimens is up to 116.6 HV after the treatment of solid solution plus underaging, i.e. 45.7% higher than that in conventional ones.     

机械搅拌器对C-SiC/Cu半固态浆料中石墨颗粒和SiCP的影响

利用直桨叶搅拌器在圆柱坩埚内机械搅拌C-SiC/Cu半固态浆料,研究搅拌速度为200 r/min、搅拌器上下移动速度为10 mm/s时C-SiC/Cu半固态浆料中石墨颗粒和SiC颗粒(SiC_P)的均匀性。结果表明:直桨叶与水平面的夹角γ与两种颗粒在坩埚顶部和底部含量偏差都存在二次关系,当γ=30°时石墨颗粒和SiC_P在坩埚中轴向分布均匀,但同一水平面内的SiC_P仍存在偏聚现象,说明SiC_P的偏聚是导致常规直桨叶机械搅拌C-SiC/Cu半固态浆料整体不均匀的主要原因;利用双层桨叶搅拌器代替常规直桨叶搅拌器,通过调整叶片层间距h,当h=10~20 mm时可以消除SiC_P的偏聚现象;通过对单层桨叶搅拌器和双层桨叶搅拌器机械搅拌铸造获得的C-SiC/Cu复合材料进行磨损试验发现,单层桨叶搅拌器不同部位磨损率存在差异,双层桨叶搅拌器磨损率几乎相同。说明SiC_P的偏聚可以通过增大机械搅拌剪切力度得以消除,利用双层桨叶搅拌器进行机械搅拌可以获得均质的C-SiC/Cu半固态浆料。      

乳化炸药乳化的爆炸危险性研究

对乳化炸药乳化的动能(转动搅拌)、硬摩擦、压强能(微射流)3种作用下的生成热的构成进行了归纳分析,并叙述了上述3种生成热的热升温试验测定及爆炸危害推导结果。结果表明:乳化搅拌线速度为11.4、14.8m/s和22.4 m/s时,可能发生爆炸的干运转时间分别为125、48 min和5 min;单螺杆泵以1.0 m/s的线速度输送胶体时的摩擦热升温相当于乳化线速度15.1 m/s时的热升温;压强能2.3 MPa(射流流速35 m/s)作用下的乳化受体几乎不升温。以上说明,中国相关法规标准关于乳化器线速度不大于15 m/s、胶体螺杆泵转速不大于100 r/min的规定具有一定合理性;但就本质安全而言,上述指标下的动能(转动搅拌)、硬摩擦两种作用的爆炸危险性仍较大,而压强能较低时(压力2.3 MPa)的原料射流乳化的爆炸危险性则较低。因此,在当前乳化炸药生产线、地面站与混装车生产产能状况和质量要求下,乳化器及胶体螺杆泵线速度不宜进一步降低,淘汰乳化器搅拌和胶体螺杆泵湍流的乳化方式,代之以原料射流的乳化方式(即全静态乳化),是提高乳化炸药安全生产水平的根本措施。     

亲水性固结磨料研磨垫自修整机理探索

自修整特性是亲水性固结磨料研磨垫(FAP)的重要性能之一.为了探究其自修整的实现机理,使用PHL-350型平面高速研磨抛光机对K9玻璃圆片进行马拉松式实验.研究了研磨压力和孔隙对研磨垫自修整性能的影响.实验表明:研磨压力从0.15 MPa提高到0.20 MPa,研磨垫的自修整效果显著提高,经过一段时间后,1#研磨垫和2#研磨垫的材料去除速率分别保持在10μm/min和8μm/min以上.同时,成孔剂的加入使基体砂浆磨损率提高了近7倍,提高了固结磨料研磨垫的材料去除速率的稳定性.因此,提高压力和适当弱化基体有助于实现固结磨料研磨垫的自修整过程.     

半固态60Si2Mn流变轧制的组织及性能

对弹簧钢（60Si2Mn）进行1道次的半固态轧制变形，研究半固态浆料轧制前后的组织和性能，明确了在轧制变形中半固态浆料的组织变化规律和轧后的力学性能特征，结果表明：仅经过1道次的半固态轧制变形，兰固态浆料的组织就得到了明显的改善；在半固态浆料中，固相颗粒大多聚集在轧件的中间区域，液相主要流向轧件的边部，从而导致液相偏析，使轧制产品的边部和中部的组织和性能的不同，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，被压扁拉长。     

Slurry Preparation and Rolling of Semi-solid 60Si2Mn Spring Steel

The nondendritic semi-solid slurry preparation of 60Si2Mn spring steel has been studied in this paper. The experiments have shown that when stirred for 2 min on the test condition, the semi-solid slurry with 50%～60% fraction solid and spherical primary austenitic grains in the size of 100～300μm can be obtained and is easy to be discharged from the bottom little hole of the stirring chamber. The nondendritic slurry of 60Si2Mn spring steel can be rolled into given plate form successfully, but the solid phase and liquid phase is easy to be separated in rolling process so that the solid primary austenite is concentrated in the center and the liquid is near the edge of the rolled plate. The rupture strength and elongation of the plate rolled only once with semi-solid slurry are lower than that of the traditionally repeated hot-rolled plate of 60Si2Mn spring steel.     

核电管道用316LN不锈钢等离子切割工艺参数优化研究

为解决AP1000核电挤压成形厚壁管道等离子切割表面和切口成形质量差、裂纹多、后续加工量大等问题,本文搭建了大功率等离子切割试验平台,并针对20～100 mm厚核电管道用316LN不锈钢板材,采用控制变量法研究了等离子切割过程中主要工艺参数对切割质量的影响规律。研究结果表明:切割电流175～210 A,切割速度770～830 mm/min,气体压力0.56～0.64 MPa,喷嘴高度7.1～7.8 mm为20 mm厚316LN不锈钢等离子切割质量较好的工艺窗口; 在等离子切割过程中,4个主要工艺参数对切割质量的影响规律曲线均为凹型;切割电流和切割速度之间的相互匹配显著影响切割的表面质量,切割速度对后拖量影响较大,喷嘴高度对切缝宽度及切口成形影响较大。将本文实验方法及工艺参数对切割质量的影响规律应用于60～100 mm厚316LN不锈钢切割工艺参数的优化研究,获得了中厚板等离子高质量切割的工艺窗口,实验验证表明,切割表面质量和切口成形质量均有明显提升,满足后续加工工艺要求,且去除量较小,可为核电厚壁不锈钢管道的高质量切割提供工艺参考。     

X90钢级高压气体管道爆炸裂纹起裂与止裂实验研究

开展X90钢级高压气体管道爆炸模型实验,初步探索并解决了管道爆炸实验的关键技术问题,为管道全尺寸爆破实验提供数据和方法支撑。结果表明:实验方法及测试仪器的选择可靠有效,解决了管道封堵、初始裂纹引入、传感器安装及密封、动态参量测试以及测试系统构建等关键技术问题;填充空气的运行压力为12.3MPa的X90钢管裂纹最大扩展速度约为248m/s,临界止裂压力约为4.5MPa,临界止裂速度约为100m/s;裂纹止裂器止裂效果明显,可进一步优化其安装位置并适当加宽加厚,进一步提高止裂效果。     

X90钢级高压气体管道爆炸裂纹起裂与止裂实验研究

开展X90钢级高压气体管道爆炸模型实验,初步探索并解决了管道爆炸实验的关键技术问题,为管道全尺寸爆破实验提供数据和方法支撑。结果表明:实验方法及测试仪器的选择可靠有效,解决了管道封堵、初始裂纹引入、传感器安装及密封、动态参量测试以及测试系统构建等关键技术问题;填充空气的运行压力为12.3MPa的X90钢管裂纹最大扩展速度约为248m/s,临界止裂压力约为4.5MPa,临界止裂速度约为100m/s;裂纹止裂器止裂效果明显,可进一步优化其安装位置并适当加宽加厚,进一步提高止裂效果。