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。     

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。     

熔体分散混合法制备半固态浆料

提出一种采用强制均匀凝固技术制备半固态浆料的新方法——熔体分散混合法。该方法通过制浆室内旋转的熔体分散器,将大体积金属液体均匀分散到低温的制浆室筒壁上,形成向下流动的厚度极小的液膜,利用筒壁对其进行冷却,实现熔体的强制均匀凝固。以Al-Si（6．56％Si,质量分数）合金为模型合金,进行浆料制备实验。结果表明：在强制熔体分散条件下,整个熔体中发生异质形核,这些晶核在均匀的温度场中以球状方式生长;经过熔体分散混合法处理,可以将温度为680-630℃、流量为0．2kg／s的熔体均匀过冷到液相线下2～15℃;制备的半固态浆料具有均匀、细小、非枝晶状微观组织,其初生相α（Al）的形状因子1．5左右,等效直径在33～70μm。     

铝合金半固态浆料保温过程中组织演化研究

对保温过程中半固态浆料初生相的生长机制进行了研究。结果表明,初生相是由不同晶核长大而形成的,而不是由枝晶碎片熟化形成的;在优化的保温条件下,浆料内温度、浓度场是均匀的,初生相/液相界面满足相对稳定性条件,初生相形态为球状或近球状。     

MSMT法制备铝合金半固态浆料组织控制的研究

采用自行设计的分散混合流变制浆技术(MSMT),制备出了组织细小、均匀且具有近似球状a-Al初生相的铝合金半固态浆料.试验结果表明,熔体浇注温度、分散器转速和制浆室温度是影响半固态浆料组织的主要因素,低的熔体浇注温度和制浆室温度有利于减小初生相的尺寸,促进其向球状生长.此外,对MSMT技术的形核机理进行了分析.     

等温-双向电磁搅拌对A356合金结晶的影响

采用等温-双向电磁搅拌方法处理了A356合金熔体,研究双向电磁搅拌不同作用时间对浆料组织及结晶方式的影响。结果表明:在搅拌温度595℃、搅拌功率1200 W、搅拌时间5~15 min下等温-双向电磁搅拌能制备出具有近球状初生相的A356合金半固态浆料,初生相经历长大、分离、再长大的过程,短时或长时搅拌得到的初生相粗大、分布不均匀,在合适的时间内才能制备出理想的半固态浆料。长时间的等温-双向电磁搅拌影响共晶组织的形成平衡条件,发生离异共晶,在凝固组织中出现球状或近球状初生硅。等温-双向电磁搅拌处理合金熔体产生的近球状组织是枝晶臂断裂机制和晶粒抑制生长机制共同作用的结果。     

瞬态形核工艺制备A356合金半固态浆料的研究

采用基于瞬态形核工艺的半固态合金浆料生产装置来制备A356合金半固态浆料,研究熔体温度、制浆通道倾角对浆料组织的影响,探讨瞬态形核工艺中半固态浆料球状初生相的制备机理。结果表明:熔体温度700℃,制浆通道倾角20°以及熔体温度680℃,制浆通道倾角30°~40°条件下,均制备出具有典型半固态形貌的A356合金半固态浆料。熔体温度确定时,在一定范围的制浆通道倾角条件下才能制备出合格的半固态浆料。采用瞬态形核工艺制备合金半固态浆料的晶核来源主要有四方面:一是受制浆通道内壁激冷而瞬时形核;二是附着在制浆通道内壁上的晶核,在熔体流动冲刷作用下进入熔体内部形成游离晶核;三是受激冷形核棒激冷大量形成晶核;四是由于激冷形核棒自身的熔蚀产生大量晶核。     

紊流通道浇注制备半固态A356铝合金浆料

采用水冷紊流通道制备半固态A356铝合金浆料,研究了紊流叶片对通道内合金熔体径向温度和半固态浆料组织的影响,分析了球状初生α(Al)晶粒的形成机制。结果表明,合金熔体每流过一个叶片后,径向温差逐渐减小;当浇注温度为650℃时,流过最后一个叶片后,径向温差减小到0~2℃。紊流叶片增大了合金熔体与管壁接触的表面积,促进了初生α(Al)晶核的生成,因此改善初生α(Al)晶粒的形貌。     

液流混合处理对半固态A357浆料组织的影响

研究了用液流混合方法(CRP)制备A357半固态浆料时,液流混合、熔体温度和反应器温度等因素对浆料组织的影响。试验结果表明,熔体经过反应器的强制混合后,形成的半固态浆料内部初生相呈细小的近球状,与未经处理的浆料组织相比有显著差异。而低的熔体温度和反应器温度(熔体温度不高于640℃,反应器温度低于300℃)有利于减小初生相尺寸,促进其形成近球状。进一步的分析表明液流混合影响了金属熔体的形核与生长过程,进而改变了凝固组织。     

蛇形通道浇注法制备半固态ZL101铝合金浆料

采用蛇形通道浇注法制备半固态ZL101铝合金浆料,研究了浇注温度、弯道数量、冷却方式对半固态浆料组织的影响。结果表明,浇注温度在640~680℃范围时可获得理想的半固态ZL101铝合金浆料,其组织随浇注温度的降低,由蔷薇状向近球状或球状组织演变。在相同浇注温度下,弯道数量增加,可以改善初生α-Al晶粒的形貌,降低晶粒尺寸。弯道内的合金熔体具有"自搅拌"作用,使初生晶核演变为球状或近球状晶粒。     

蛇形通道法制备ZL101铝合金半固态浆料（英文）

采用蛇形通道法制备ZL101铝合金半固态浆料,研究浇注温度、弯道数量、蛇形通道温度对ZL101铝合金半固态浆料显微组织的影响。结果表明:浇注温度在630~680°C范围时可获得满意的ZL101铝合金半固态浆料,随浇注温度的降低,初生α(Al)由蔷薇状向近球状或球状组织演变。在相同浇注温度下,弯道数量增加,可以改善初生α(Al)晶粒的形貌,降低晶粒尺寸。当蛇形通道温度提高时,通过降低浇注温度,同样可以获得合格的半固态浆料。弯道内的合金熔体具有"自搅拌"作用,使初生晶核演变为球状或近球状晶粒。     

液态金属深过冷快速凝固过程中初生固相的重熔

深过冷液态金属(合金)凝固时伴随有显著的温度再辉,初生固相因此不可避免地部分被重熔,从而影响到最终凝固组织形态。近年来,过冷熔体中晶体生长理论模型不断完善,使得定量分析初生固相重熔程度随过冷度的变化规律成为可能,本文即对这方面的研究工作进展进行综述,并结合某些合金在不同过冷度下晶体生长行为及其凝固组织的实验结果,对典型非平衡凝固组织的形成机制进行阐述。     

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。     

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。     

不同搅拌速度下AZ91D镁合金熔体非枝晶组织的形成机理

以AZ91D镁合金为试验材料,采用双螺旋半固态浆料制备装置,研究了在液相线附近施加不同搅拌速度时,镁合金熔体凝固过程中非枝晶组织的形成机理及演变特征。结果表明:搅拌温度为605℃,搅拌速度950 r/min时,坯料组织中初生α-Mg变得细小圆整,主要以球状晶为主,由于强烈的搅拌使得熔体内部温度场与浓度场均匀,有利于晶核生长成球状;搅拌温度为590℃时,在较低的搅拌速度下就可以观察到球状初生α-Mg晶粒,且随着搅拌速度的提高,组织中初生α-Mg数量增多,晶粒逐渐变得细小、圆整,主要由于搅拌速度的增大对球晶的生长起到了抑制作用。     

自孕育半固态制浆技术的研究

分析了国内外制浆技术的现状及组织形成的理论,提出了一种新的半固态制浆技术——自孕育法,即采用与合金同成分的本体孕育并经过导流器进一步孕育的方法,并对AM60合金进行了浆料制备试验。通过控制合金熔体温度与局部过冷使之具有大量的晶核,再利用流动冲刷,获得具有非枝晶初生固相的固-液混合浆料。试验结果表明,经过自孕育处理,当温度为650℃、孕育剂加入量为熔体质量的11%时,制备的半固态浆料具有均匀、细小、非枝晶状的微观组织,晶粒平均尺寸仅为51μm。     

熔体处理温度对自孕育法制备AZ61半固态浆料的影响

采用自孕育法制备AZ61变形镁合金半固态浆料,研究了熔体处理温度对制备AZ61变形镁合金半固态浆料的影响。结果表明,自孕育铸造法制备AZ61半固态浆料在液相线以下凝固成形,可以获得近球状的初生相。适宜的熔体处理温度为700℃,对应的平均晶粒尺寸为39.8μm。熔体处理温度过低时,组织中的树枝晶减少的同时细小的近球状晶增多,但是其晶粒尺寸大小分布不均匀。熔体处理温度过高时,组织中树枝晶增多,晶粒平均尺寸显著变大。     

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.     

一种搅拌工艺制备A356半固态浆料的实验研究

开发了一种制备A356铝合金半固态浆料的搅拌工艺。与现有的机械搅拌和电磁搅拌不同的是该搅拌工艺是在熔融金属开始凝固前进行搅拌,其搅拌的作用是使初生晶均匀分布而不是破碎枝晶,并研究了搅拌棒的材质、插入熔体的温度、旋转速度及其直径对初生晶的形状、尺寸和分布的影响。结果表明,当搅拌棒与熔融金属的材料相同时,搅拌棒表面作为初生晶体的形核位点,生成众多的初生晶核,随着搅拌棒的旋转这些初生晶核不断地从棒表面分离进入熔体中,引起初生晶的细化和球化。通过优化搅拌棒插入熔体的温度、旋转速度及其直径等工艺参数,可以获得尺寸均匀细小的近球形初生晶的理想半固态浆料。     

MSMT制浆工艺因素对浆料组织的影响

采用熔体分散混合制浆法制备了Al-6.56Si浆料,研究了熔体温度、熔体分散程度、制浆室温度和熔体流量等因素对浆料组织的影响.结果表明,上述4个因素影响熔体的过冷度和温度分布.要获得细小、均匀、非枝晶的浆料组织,熔体温度应不高于650℃、分散器转速应在700～1000r/min、制浆室温度应低于300℃、熔体流量应在6～12kg/min.