转棒诱导形核法制备Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg合金半固态浆料

采用转棒诱导形核法制备Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg铝合金半固态浆料,探讨熔体浇注温度及转棒转速对Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg合金半固态坯料金相组织的影响及原因。结果表明,当浇注温度为830℃,转棒转速为500r/min时细化效果最好,此时初生Si和富Fe相均匀地分布于基体中,二者的等效直径及形状因子分别为(35±2)μm、0.76和(50±2)μm、0.51。     

半固态挤压Al-Si-Fe合金组织与性能

采用半固态挤压成形技术制备了Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生了明显细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了117.4%。     

新型半固态加工专用铝合金的成分设计与试验验证

基于半固态金属加工原理采用合金热力学计算方法对Al-Si-Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计,并在此基础上开展了试验验证研究.研究表明采用国际通用的Thermo2Calc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计,并且计算结果与试验结果具有较好地一致性;优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能,连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高,坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化;通过优化工艺,最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的工艺参数和外观完整、性能优良的半固态压铸件,为半固态触变成形的工业应用打下了基础.     

半固态高硅铝合金的热力学模拟

采用基于CALPHAD法的热力学模拟对Al-x Si-y Cu-z Mg半固态高硅铝合金进行合金成分的优化设计。实验以元素Si、Cu、Mg为因变量,对Al-Si-Cu-Mg四元高硅铝合金进行热力学模拟,并用DSC测试分析验证模拟结果,对合金成分进行了优化。结果表明:Cu、Mg是合金设计的两个关键元素,能显著影响液相体积分数对温度的敏感度以及温度间隔,而Si元素对其影响较小。结合半固态合金热力学设计判据,Al-17Si-4.5Cu-1.5Mg、Al-17Si-5Cu-1Mg和Al-17Si-4Cu-2Mg是较理想的半固态触变成形用高硅铝合金。     

铸造Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度研究

通过相图计算、示差热(DSC)分析,结合显微组织观察方法对Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金的固溶处理温度进行了研究。结果表明:非平衡凝固Al-7Si-2.5Cu-0.5Mg合金在505℃左右发生共晶组织转变,而平衡凝固合金在520℃附近发生共晶转变;500℃、3h的初始固溶处理可使铸态合金中的低熔点共晶物完全溶入铝基体,此时合金的熔点为540℃。     

新型半固态加工专用铝合金的成分设计

采用合金热力学计算方法对Al-Si—Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计，并进行了实验验证研究。结果表明：采用国际通用的ThermoCalc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计，计算结果与实验结果具有较好地一致性；优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能，连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高，坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化；通过优化工艺，最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的最佳工艺参数和外观完粘、性能优良的半同态压铸件．为半固态触变成形的工业应用打好了基础。     

添加Ce与P+Sr复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响

研究了添加Ce与P＋Sr复合变质对Al-21Si-1.5Cu-0.5Mg-2.5Fe合金显微组织与性能的影响.结果表明：添加1.5?使粗大针状铁相消失,形成富Ce富Fe的鱼骨状相;P＋Sr复合变质可使初晶硅平均尺寸由70mm细化到20mm,共晶硅平均截线长降到2.1 mm,合金室温抗拉强度比未变质前提高21.5%,与P＋Sr＋Ce复合变质的Al-21Si-1.5 Cu-1.5Ni-2.5Fe-0.5Mg合金相当.     

Sc微合金化对Al-Mg-Si-Cu合金组织性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-0.9Mg-0.6Si-0.7Cu-xSc合金,利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了Sc元素对Al-0.9Mg-0.6Si-0.7Cu合金微观组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,添加微量Sc形成的AlMgSiCuSc析出相可作为异质形核核心,显著细化铸态组织;在Al-Mg-Si-Cu合金中添加0.3wt%Sc,能强烈钉扎位错和亚晶界,有效阻碍固溶处理过程中的再结晶,从而提高合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率;且Al-0.90Mg-0.59Si-0.70Cu-0.3Sc合金断口的韧窝数量较多、分布均匀,断口形貌为典型的韧性断裂。     

元素Cu、Mn及热处理对Al-20Si合金组织及力学性能的影响

在Al-20Si合金中添加含Cu、Mn元素的中间合金,熔炼得到Al-20Si-0.2Cu-0.3Mn、Al-20Si-0.6Cu-0.5Mn、Al-20Si-1Cu-0.7Mn和Al-20Si-1.4Cu-0.9Mn的Al-Si合金。采用金相显微镜、拉伸试验机、布氏硬度计等对铸态及固溶处理+人工时效(T6)热处理态的不同Cu、Mn含量的Al-20Si合金的微观组织及力学性能进行研究。结果表明:Cu、Mn元素可以细化Al-20Si合金中的初生硅和共晶硅,使其组织均匀化,并提高Al-20Si合金的抗拉强度和布氏硬度。Cu、Mn元素的合理添加量分别为1wt%和0.7wt%,此时铸态Al-20Si合金的抗拉强度达到最大值(238 MPa),T6热处理态Al-20Si合金的硬度达到最大值(212 HB)。T6热处理可以改善Al-20Si合金中的Si相,细化初晶硅和共晶硅,消除枝晶,并形成固溶强化。     

B对Al-13Si-0.3Mg合金流动性的影响

采用浇注螺旋型试样的方法测量了B对Al-13Si-0．3Mg合金流动性的作用；并通过温度校正的方法校正了浇注温度的误差对测量结果的影响。研究发现随B含量的增加，合金的流动性明显提高。采用对凝固中期的合金进行液淬的方法研究了该合金的凝固方式。根据合金凝固后的组织及合金凝固的方式分析了B影响Al-13Si-0．3Mg合金流动性的原因。     

EFFECT OF PREDEFORMATION MANNER ON SEMI-SOLID STRUCTURE OF AZ61 MAGNESIUM ALLOY IN SIMA PROCESS

The effect of predeformation manner, predeformation ratio and isothermal heat-treat parameter on the non-dendrite structure of AZ61 magnesium alloy in SIMA process was studied. Under coequal heat-treat condition, the impact of the hot upsetting pre- deformation on semi-solid microstructure in SIMA process was compared with that of the cold compressive predeformation. The results indicate that non-dendrite microstructure in AZ61 magnesium alloy billets can be obtained by hot or cold upsetting predeformation in SIMA process, although their mechanisms of evolution are different. Increasing hot or cold upsetting predeformation ratio can enhance the effect and quality of the non-dendrite microstructure formed before storage energy up to saturation, but the proper isothermal temperature and holding time should be selected.     

单管强冷法制坯工艺对A356合金半固态坯料组织的影响

研究了管式分散强冷技术中单管强冷制坯工艺对A356铝合金坯料组织的影响.结果表明,当冷却水流量为180 L/h,浇注温度为640～650 ℃时,所得坯料的晶粒形状接近于球状,晶粒也较细小,满足半固态成形技术对坯料晶粒组织的要求.     

半固态A356合金的流变压铸充填性与组织分布

试验研究了压射比压和压射速度对半固态A356铝合金流变压铸充填性的影响。试验结果表明：压射比压和试片的壁厚对新型方法制备的半固态A356合金浆料的充填性影响较大，试片壁厚越大，压射比压越大，型腔越容易充满；为了保证充满型腔，对于10mm的试片，压射比压应≥15MPa，而对于5mm的试片，压射比压应≥20MPa。压射速度对半固态L356合金浆料充填性也具有较大的影响，较高的压射速度有利于半固态A356铝合金浆料的充填；为了保证充满型腔，对于10mm，的试片，压射速度应≥0．384m／s，而对于5mm的试片，压射速度应≥1．152m／s。流变压铸试片的组织分布很均匀，利于获得高质量的半固态A356合金压铸件.     

高固相率半固态镁合金触变成形数值模拟

对高固相率半固态镁合金触变成形过程进行数值模拟,分析了成形过程中的应力、应变分布和温度场,对比了半固态坯料与常规态坯料成形的特点.结果表明,半固态镁合金材料具有变形抗力小,应力、应变分布均匀的特点,材料流动性、充填性能优于常规坯料,能够一次成形复杂形状零件.数值模拟为半固态成形工艺参数的优化起到很好的参考作用.     

铝合金叶轮半固态锻造成形技术研究

研究了7A09铝合金叶轮的半固态精密锻造成形,提出了直接加热-等温处理制备大直径半固态组织坯料的工艺方法,探讨了大直径坯料组织制备中应该注意的问题.采用数值模拟对叶轮的半固态成形过程及主要工艺参数的影响进行了分析,并以分析结果为依据实现了叶轮的半固态锻造成形.对半固态成形锻件的热处理工艺进行了研究,获得了良好的综合力学性能指标,即:抗拉强度≥500 MPa,伸长率≥9％,硬度(HB)≥160.     

搅拌铸造ZA27合金的组织与性能

研究了在非稳态条件下,搅拌铸造工艺参数对ＺＡ２７合金的凝固过程及初生相组织形貌转变的影响。结果表明,当持续电磁搅拌时,凝固组织中的初生相能变为细小的近似球形的颗粒,而其主要力学性能与经Ｔｉ－Ｂ变形处理的结果相近;如果搅拌后的冷却速度较快,则使包晶反应减少,初生非枝晶固相颗粒和非平衡共晶组织增多,研究还发现,温度和搅拌速度能控制ＺＡ２７合金半固态浆料的初生相分数及分布,随着搅拌或搅拌时间的增加,基体     

Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压研究

采用拉伸试验机、金相显微镜和等径道角挤压等试验方法对Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压过程进行了研究.结果表明,等径道角挤压工艺对Mg-Al系镁合金有很好的应变诱导效果.经过等径道角挤压的Mg-Al系镁合金力学性能高,晶粒细小.等径道角挤压+等温处理方法制备的Mg-Al系镁合金半固态坯的微观组织晶粒细小,球化程度高,微观组织非常均匀.生产的AZ61、AZ80、AZ91D和AM60镁合金角框零件的微观组织细小,抗拉强度分别达到306.8、308.3、299.8、321.6MPa.伸长率分别达到21.6%、28.4%、14.6%和29.6%.     

ZL112Y半固态连续触变成形料坯的温度场数值模拟

根据半固态连续触变成形的原理,自行设计了一套水平式二次重熔连续感应加热装置。采用商业软件ANSYS对该装置的3台感应加热设备不同加热功率匹配下料坯的温度场进行了计算机模拟,可得到与ZL112Y铝合金所需半固态触变温度为570-572℃相吻合的结果。而且通过模拟,获得了坯料连续式二次重熔时合理的加热参数,即大、中、小3种加热功率设备的电流分别为1350、800、600A,依次加热3min,得到的坯料温度接近于理想的半固态温度。     

固溶处理对AM60B镁合金半固态组织的影响

采用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)研究了固溶处理对AM60B镁合金半固态组织的影响。结果表明,415℃固溶处理16h的AM60B镁合金锭料,经610℃部分重熔后可得到初生相颗粒细小、圆整、均匀的半固态组织。AM60B镁合金经415℃×16h固溶处理后,β-Mg17Al12相已完全溶解于α-Mg基体中。在610℃的等温热处理过程中,固溶阶段粗化的枝晶臂重熔,从而导致组织分离是形成这种组织的主要原因。     

金属半固态成形工艺概述

分析了非枝晶半固态金属的特性和半固态金属的成形特征，在此基础上，较详细介绍了金属半固态成形工艺，包括触变成形和流变成形技术。同时，分析了各种成形工艺的优、缺点以及应用范围。