半固态铝合金及粒状晶的形成

用接近液相线温度的低温浇注，并配以适当的凝固冷却速度，成功地制得了半固态ＺＬ１０１合金。初生α相颗粒圆整，平均直径约为９０μｍ，揭示了浇注方式和液相线温度附近短时流动形式对合金组织的影响。结果表明，低温浇注时的充型流动使被生相颗粒化，而充型平稳的底注所得组织仍为树枝晶；轴向流动对粒状晶的形成起决定作用。     

液相线半连续铸造112Al合金的组织

液相线半连续铸造是 1种先进的半固态浆制备方法。考察了铸造温度、冷却强度及铸造速度对液相线半连续铸造法制备 112铝合金半固态浆料组织的影响。合金熔体在常规铸造温度 (690℃ )下浇注获得的锭坯边部是粗大的枝晶 ,中间部位组织极不均匀 ;在接近液相线温度以上 (60 5℃ )保温 2 0min后浇注的铸造组织较好 ,中心部位和边部组织的差异较小。在液相线温度 (5 88℃ )保温 2 0min后进行半连续铸造获得的锭坯中心和边部组织元均是均匀、细小的近球形组织。降低一次冷却强度、增大二次冷却强度和减小铸造速度均有利于均匀、细小、等轴的半固态组织的形成。结果表明 ,液相线半连续铸造能有效地制备 112Al合金的半固态浆料     

液相线铸造法半固态金属组织特征的相场模拟研究

液相线铸造法是获取均匀、细小非枝晶组织半固态合金浆料的一种新工艺。凝固过程的相场模拟表明,金属凝固组织形成枝晶的趋向随过冷度加大而增强,长大速度随之显著加快。液相线铸造时结晶凝固过程在枝晶形成趋向很小、长大速度较慢的过冷度范围完成,故应得到细小非枝晶组织;液相线铸造法浇注前熔体在液相线温度附近保温,发生双相区等温结晶分解过程,该过程的相场模拟显示,这一分解作用促成大量形核,导致在随后的浇注熔体中生长成大量均匀、细小非枝晶组织;二次加热至双相区,引起部分熔化和重新分解结晶,同理会使组织进一步得到改善。     

Al-25％Si合金过热处理后的凝固行为和组织研究

研究了熔体过热温度、冷却速度及浇注温度对Al-25％Si合金凝固形核温度、初生硅尺寸和数量分布的影响.结果显示,过热温度增加、冷却速度增大均会影响初生硅形核温度.随过热温度升高,形核温度增加,直至1 000℃过热后形核温度降低.增加冷却速度使形核温度进一步升高.不同冷却速度下,初生硅相尺寸和数量随过热温度增加以相同规律变化,1 000℃时尺寸细化达到最小值,数量达到最大值.冷却速度对初生硅尺寸的影响与过热温度有关,低过热温度下,增加冷却速度有利于初生硅相尺寸细化,过热温度升高,冷却速度对尺寸的影响逐渐减小.熔体过热处理对初生硅相的影响还与浇注温度有关,降低浇注温度,初生硅尺寸粗化,同时硅颗粒数量减少.Al-25％Si合金熔体高温过热处理后在850℃浇注,能够将初生硅相尺寸细化至30μm以下.     

可熔振动头式机械振动细化Al-5%Cu铝合金晶粒(英文)

介绍一种机械振动细化凝固组织的工艺,振动能量由振动头直接导入熔体,该振动头在振动过程中熔化。研究振动加速度和质量比对Al-5%Cu合金微观组织的影响。结果表明:该机械振动可实现熔体内部冷却,冷却速度取决于振动加速度;若在振动过程中,熔体的温度保持在液相线温度以上,该机械振动很难实现晶粒细化;若在凝固初期阶段施加机械振动,凝固组织可以被有效细化。另外,探讨了在机械振动条件下,凝固组织细化的基本机理。     

浇注温度对半连续铸造组织影响的多尺度模拟

利用多尺度模拟方法研究了半连续铸造时浇注温度对合金凝固组织的影响.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尺度上的温度场计算和介观尺度上的微观组织模拟耦合起来,将计算得到的AlCu合金在宏观尺度上的稳态温度场数据映射到介观尺度上,利用液固相变区域中元胞的平均过冷度确定连续铸造过程中各个元胞的形核.用元胞自动机方法计算Al-Cu合金在Cu含量为8%和10%(质量分数,下同)、铸造速度为2.O mm/s、浇注温度分别高于液相线50 K和5 K以及液相线时的凝固组织.计算表明,近液相线浇注可获得比常规铸造更好的凝固组织,Cu含量为8%和10%的Al-Cu合金,可在较大的近液相线温度范围内获得晶粒大小和分布良好的合金组织.     

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.     

电脉冲孕育处理温度对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

通过对不同温度下电脉冲孕育处理前后AlSi7Mg合金的凝固组织进行金相分析，结果表明，电脉冲孕育处理使凝固组织得到明显改善，晶粒细小且成均匀等轴状，而未经孕育处理的合金在铸态下呈现粗大的柱状晶。另外发现在近液相线温度下进行低温浇注也可以起到细化晶粒的作用，且在630℃下对熔体进行电脉冲处理后浇注得到的凝固态组织最好。     

浇注条件对Al-Cu合金组织的影响

利用扫描电镜和金相显微镜等手段，研究了浇注温度和冷却速度对Al—Cu合金组织的影响。结果发现，在Cu质量分数含量为5．65％的合金组织中出现了共晶组织，并随着浇注温度的升高，共晶组织体积分数明显增加。这是因为在Al—cu合金熔体中存在着Al原子集团，随着熔体温度的升高，原子集团尺寸减小。而且发现随着冷却速度的减小，同一浇注温度下的同成分的合金组织中共晶组织体积分数减小，共晶层片间距的分布由集中变分散。     

螺旋式环缝电磁搅拌处理对7075合金组织的影响

研究了螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术对7075铝合金凝固行为的影响,分析了不同搅拌电流和浇注温度对合金凝固组织的影响。结果表明,螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术可以使合金熔体在电磁搅拌条件下受到强剪切处理,剪切速率很大,在整个熔体体积内实现熔体的周向、径向和轴向的运动,最终得到整个熔体体积內均匀分布的温度场和成分场。相比于普通铸造,螺旋电磁搅拌条件下,可以实现7075铝合金的强制均匀凝固,合金凝固显微组织分布均匀细小。随着搅拌电流的增大晶粒组织变得更加细小均匀,当搅拌电流增大到30A时,凝固组织变化不大;随着浇注温度的升高晶粒组织变得粗大、枝晶化,但是相比普通铸造,晶粒组织对浇注温度的依赖性减弱。     

ZL201铝合金近液相线半连续铸造组织研究

采用近液相线半连续铸造的方法制备了ZL201铝合金半固态锭坯。结果表明,合金熔体在略高于液相线温度(655℃)保温10min后浇注,可以获得适合半固态加工的均匀、细小的近球形组织,铸锭中心和边部组织差异小;相同冷却条件下,静置保温和较低铸造速度有利于均匀、细小的近球形组织的形成;对近液相线铸造组织的演变机理进行了初步探讨。本研究对加深近液相线铸造理论的深入研究、拓宽其适用范围有重要意义。     

6061合金近液相线铸造微观组织的多尺度模拟

建立了描述近液相线半连续铸造过程的温度场模型和微观组织演变模型,通过固相率变化将介观尺度上的Cellu-lar Automaton(CA)计算和宏观尺度上的有限差分耦合起来,实现合金凝固组织演变的多尺度模拟。通过模拟和试验研究了6061合金在不同浇注温度和铸造速度下初生相的演变。结果表明,浇注温度对初生相形貌的影响最大,当浇注温度在液相线附近并且保温一段时间,初生相为理想的近球状组织;6061合金的最佳工艺条件是浇注温度为940K、铸造速度为0.02mm/s、冷却水强度为0.05m3/min,与试验吻合。     

7075Al合金液相线半连续铸造组织及形成机理

研究了液相线半连续铸造法制备7075Al合金半固态浆料的组织，合金熔体在常规铸造温度（720℃）下浇注获得的锭坯边部是粗大的枝晶，中间部位组织极不均匀；在接近液相线温度（642℃）保温30min后的铸造组织较好，中心部位和边部组织的差异较小，在液相线温度附近（638℃）保温后进行半连续铸造获得的锭坯中心和边部组织均是均匀、细小的近球形组织。一次冷却强度的降低、二次冷却强度的增大和铸造速度的减小有利于均匀、细小的近球形组织的形成，熔体中大量内生形核和固-液界面成分过冷的降低有利于上述组织的形成，结果表明，液相线半连续铸造是一种有效的半固态浆料的制备方法。     

冷却斜管工艺对A357合金凝固组织的影响

采用冷却斜管工艺以及在金属铸型中预放热电偶的方法,考察了A357合金在不同浇注温度下,经不同长度的斜管处理后,合金液的最高温度以及凝固组织的变化。结果表明:对A357合金进行冷却剪切处理,可有效的细化、球化凝固组织;浇注温度,斜管长度都会影响A357合金最终的凝固组织,随着浇注温度的降低以及斜管长度的增加,A357合金凝固组织中粗大的枝晶向玫瑰晶以及细小的球状晶转变;浇注温度在660℃时,经300、450、600 mm斜管处理后,进入铸型的合金液处于半固态区间,而在690、720℃浇注时,经斜管处理后的合金液仍为液态。     

低压脉冲磁场对铸态IN718高温合金凝固组织细化的影响

研究低压脉冲磁场对IN718高温合金凝固组织细化的影响。结果表明：在低压脉冲磁场作用下可以获得完全细小的等轴晶组织。熔体冷却速度和过热度显著影响低压脉冲磁场的细化效果,降低冷却速度和过热度有利于提高脉冲磁场的细化效果。利用商业有限元软件模拟计算高温合金凝固过程中熔体中的电磁力和流场分布情况以揭示脉冲磁场的细化机制。认为脉冲磁场引起的熔体对流,以及同熔体冷却速度和过热度的合理配合是合金凝固组织细化的主要原因。     

低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织形成机理研究

在不同凝固阶段合金的半固态组织和脉冲电流热效应的实验研究基础上,探讨了低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织的形成机制。结果表明:在合金的液相线以下开始脉冲放电,二次枝晶臂分离需要较长的时间,一次枝晶臂难以球化;从合金的液相线以上开始脉冲放电,不会析出粗大的枝晶,二次枝晶臂分离比较容易。脉冲电流降低了半固态合金的冷却速度,同时造成了合金熔体强烈的温度起伏;随着脉冲电压的增加,半固态合金的冷却速度逐渐减小,熔体的瞬时平均温升逐渐增加。初始形核率的提高和二次枝晶臂的根部熔断是低压脉冲电流下球状或颗粒状初生α-Mg形成的重要机制。     

近液相线法制备A390合金显微组织的演变

采用近液相线法制备半固态A390合金,研究了A390合金在液相线温度附近保温时,其凝固组织形态随保温温度和时间的演变规律.结果表明,当保温温度从695℃逐渐降至650℃左右时,A390合金的凝固组织中α-Al相由树枝晶状逐渐演变成蔷薇状晶和近似球状的形态,初生Si相也不断细化且形态趋于圆整;在635～650℃之间保温40～55 min时,能够使A390合金获得细小、均匀的颗粒状初生Si相和较为圆整的α-Al相微观组织.随着冷却速度的提高,保温处理后A390合金凝固组织的初生Si更加细小,α-Al相更加圆整.     

电磁搅拌对A356合金熔体结构及其凝固行为的影响

对A356合金熔体进行电磁搅拌并浇注至高温铸型中直接制备半固态浆料.利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了过热电磁搅拌对A356合金半固态浆料组织的影响.用Image-Pro Plus图像分析软件对α(Al)初晶的尺寸、圆整度以及Al-Si共晶间距进行分析测算.通过和直接浇注获得的浆料组织进行对比,研究了电磁场对合金熔体结构及其后续凝固行为的影响.结果表明:随着搅拌温度的降低至液相线附近时,电磁场对熔体凝固行为的影响逐渐显著;α(Al)初晶中树枝晶不断减少并逐渐转变蔷薇状晶和非枝晶;水淬后Al-Si共晶组织也由粗大的片层状转变为细小的纤维状和鳞片状结构.这些现象主要归因于电磁场作用下低温熔体中Al、Si的微观偏聚加剧,促进了α(Al)和共晶Si的形核.     

熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响

分别讨论了在砂型和金属型铸造条件下,熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响。结果表明,熔体过热处理细化了ZL205A合金铸态组织,改善了α(Al)和θ(Al2Cu)共晶相分布。对比砂型和金属型实验结果可知,熔体过热温度和冷却速率都是影响铸件凝固组织的重要因素,熔体过热处理对铸件凝固组织的影响与凝固过程的冷却速率相关。     

Ag-Ni偏晶合金凝固过程研究

对Ag-Ni偏晶合金开展了快速/亚快速凝固实验,获得了富Ni相粒子均匀弥散分布于Ag基体的合金样品,Ag-Ni合金显微硬度随着合金Ni含量增加和试样凝固过程冷却速率升高而增大,当Ag-4.0%Ni合金液-液相变开始阶段熔体冷却速率达1800 K/s时,其显微硬度接近粉末冶金生产的Ag-10.0%Ni片状电触头的硬度。建立了描述Ag-Ni合金凝固组织演变的动力学模型,模拟计算了Ag-Ni合金凝固组织形成过程,分析讨论了合金成分和试样直径(冷却速率)对Ag-Ni合金凝固组织形成过程的影响。结果表明:富Ni相液滴/粒子形核阶段熔体的冷却速率对合金凝固组织弥散度具有决定性影响;合金的Ni含量越高、试样冷却速率越低,凝固组织中富Ni相粒子平均尺寸越大;Ag-Ni合金熔体冷却凝固时,富Ni相液滴/粒子的尺寸主要受形核和长大控制,Ostwald粗化作用很弱。