铝、镁合金半固态浆料的制备与流变成形新工艺

介绍了阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料工艺的实验装置及其原理,并进行不同浇注温度的系列实验。结果表明:由于阻尼冷凝管的冷却和搅拌作用,熔体浇注温度越低,在两相温度区间内生成的游离晶核就越多,制备得到半固态铸件的晶粒尺寸就越小,且球化程度越高。在此实验原理及结果分析的基础上,设计真空吸铸-阻尼冷却装置,近液相线温度的AZ91D镁合金液在冷却、剪切的作用下,由液态转变为半固态浆料,然后进入模具完成充型,实现镁合金半固态浆料的制备与铸件流变成形一体化;半固态镁合金熔体具有触变性及更高的黏度,以平稳、层流的充型方式完成充型,能够有效地改善成形件的质量。     

过共晶高铬铸铁半固态浆料制备及组织

采用倾斜板冷却体法制备了过共晶高铬铸铁半固态浆料,观察研究了制备试样的组织.结果表明:采用倾斜板冷却体法对过共晶高铬铸铁进行半固态成形,通过控制合适的浇注温度,同时对过冷的金属液加以适当的振动,可以细化初生碳化物,且使初生碳化物分布更加均匀,获得理想的过共晶高铬铸铁半固态组织.     

非枝晶半固态浆料制备技术的研究进展

总结了搅拌法、SIMA法、液相线法和倾斜板(管)法等非枝晶半固态浆料制备技术的原理、优缺点及研究进展;同时介绍了半固态浆料制备的新工艺及数值模拟技术在浆料制备中的应用,展望了其发展前景.     

铸型冷却速度对半固态镁合金浆料凝固组织的影响

采用不同直径型腔的铜质和铁质两种金属型,研究了铸型冷却速度对双螺杆机械搅拌法制备的半固态镁合金浆料凝固组织的影响.结果表明,随着铸型冷却速度的降低,半固态浆料的固相率升高,初生α-Mg相晶粒平均尺寸增大.采用铁质重力金属型不能制备直径大于φ25mm的半固态镁合金坯料,半固态浆料必须采用压铸或挤压成形的方法才能为触变成形工艺提供优质的半固态坯料.     

sin函数波形曲线结构参数对半固态铝合金浆料温度场的影响

半固态浆料的制备是半固态加工技术的基础和关键.sin函数冷却法制备半固态金属浆料是一种新型半固态浆料制备方法.利用数值模拟技术,分析了半固态2A12金属浆料流经正弦波形通道时温度场的特点.研究表明,当低过热2A12铝合金熔液流经正弦波形通道时,熔液受到型壁激冷形核,同时液流受到正弦波形约束,发生强烈的自搅拌.     

Sin函数冷却法制备半固态铝合金

在总结半固态制浆技术基础上,试验研究了一种新型半固态浆料制备方法--Sin函数冷却法.结果表明,当低过热2A12铝合金熔液流经正弦波形装置时,熔液受到型壁激冷形核,同时液流受到正弦波形约束发生强烈搅拌,最终得到了圆整均匀的半固态铝合金组织.     

新型倾斜板技术制备半固态铝合金坯料和浆料

采用自行设计的波浪型倾斜板,在斜板冷却条件下制备了组织和触变性能优良的半固态合金坯料。而在斜板加热条件下制备出了组织优良的半固态合金浆料。在采用波浪型的倾斜板制备半固态合金过程中,在熔体爆发形核与枝晶破碎的共同作用下,形成了细小球形的半固态合金组织,浇注温度、冷却强度、斜板倾角和斜板表面材质是影响半固态合金组织的主要因素。得出了本试验条件下制备AlMg3合金半固态坯料的浇注温度范围为660~690℃;制备AlSi6Mg2合金半固态坯料的浇注温度范围为660~680℃;制备AlSi6Mg2半固态合金浆料的合理工艺条件为:斜板预热温度为300℃时,合金浇注温度为680℃。     

倾斜冷却体法制备半固态浆料的研究现状

介绍了低成本、高效率的倾斜冷却体法制备半固态浆料的方法，综述了国内外对该方法的研究现状、相关工艺参数对组织形貌的影响及需要解决的关键问题。     

钢铁半固态流变浆料制备与输送装置的研制

没计了一套适合于制备高熔点钢铁材料半固态流变浆料的装置，这种装置不仅能制备含非枝晶状初生固相的半固态流变浆料，而且能将这种半固态浆料输送出来，满足后续的钢铁材料半固态浆料流变轧制的需要。本装置主要由电磁搅拌器、搅拌坩埚预热和保温系统、半固态浆料输送系统和其他辅助结构组成。采用电阻丝加热方法对搅拌坩埚进行预热和保温，控制钢水或铁水在坩埚中的冷却速度；采用旋转磁场型电磁搅拌器对搅拌坩埚中的金属液体进行连续的电磁搅拌，制备出初生相或先析出相为球状或近球状的半固态流变浆料；采用底漏式坩埚和塞杆及其提升机构对半固态流变浆料进行输送，半固态浆料在重力作用下经过搅拌坩埚底部的水口流出。     

倾斜管制备半固态浆料工艺研究

利用自主开发的倾斜管制浆工艺制备了A356合金半固态浆料。研究了倾斜管制浆主要工艺参数对半固态浆料非枝晶组织的形成与演变规律的影响，同时利用倾斜管制备了圆形铸锭并研究了铸锭不同部位的显微组织。结果表明，倾斜管制备半固态坯料过程中，倾斜角度一般应控制在40^o～60^o，理想浇注温度在620～660℃。在倾斜管通水冷却条件下，对应不同的浇注温度应用不同的斜管长度，可以获得较为理想的显微组织。在一定的浇注长度范围内，低温浇注更有利于获得近球状晶。铸锭组织逐渐由树枝晶向细小的近球晶演变。     

半固态AZ91D镁合金压铸过程的数值模拟

采用机械搅拌方式研究了半固态AZ91D合金的流变特性,并根据实验数据,拟合出剪切速率为238s-1时,半固态AZ91D合金的固相体积分数和表观粘度之间的关系式。从流体力学的角度,采用数值技术对半固态AZ91D镁合金的压铸过程进行了研究。数值模拟结果表明,半固态浆料温度为550℃、模具温度为300℃、压铸速度为1m/s时,该文所设计的压铸件的压铸过程能很好地进行。同时,该研究工作能为分析压铸成形过程提供有益的信息。     

ZL101过流冷却转移法半固态压铸工艺及性能研究

采用倾斜管过流冷却-转移法生产半固态流变压铸件,研究了压铸工艺对ZL101铝合金半固态流变压铸件性能的影响,以及半固态压铸件经T6热处理之后性能的改变.对比研究了液态与半固态压铸件的力学性能.结果表明,在浇注温度为595℃、压射速度为1.8 m/s时,压铸件性能最佳,此时较浇注温度为630℃的液态压铸件的抗拉强度提高了11％.经热处理的半固态压铸件抗拉强度与伸长率都得到改善.液态与半固态压铸件试样的拉伸断口为准解理断裂,经热处理的半固态压铸件试样的拉伸断口为韧性断裂.     

半固态A356合金微观组织特征对充型能力的影响

采用电磁搅拌法制备了具有不同微观组织特征的半固态A356合金浆料,用图像分析软件对浇注前浆料金相试样的初生相微观组织特征进行了测定,利用间接挤压铸造方法铸造阿基米德螺旋线试样,以挤压成形后的螺旋线试样长度衡量充型能力,通过多元回归,建立了半固态A356合金初生相微观组织特征与充型长度之间的数学表达式。结果表明:半固态浆料充型能力不仅与初生相微观组织特征参数有关,微观组织特征参数的交互作用对充型能力的影响也较大。利用该表达式可以对半固态浆料充型能力进行预测,进而指导半固态浆料制备参数设计、间接挤压铸造工艺设计和缺陷预测。     

电磁半固态铸造的原理及应用现状

介绍了半固态铸造的特点,半固态浆料电磁搅拌的制备方法、优点以及电磁搅拌法的分类和原理,半固态铸造在美国、欧洲、日本工业生产上的应用、发展和带来的社会效益;并介绍了半固态铸造在中国的研究现状、进展以及所取得的成果和电磁半固态铸造应重点研究的方向.     

半固态流变铸造镁合金浆料的组织特征

采用自制的镁合金半固态成形机组,研究半固态浆料的微观组织特征.结果表明,浆料的铜模激冷凝固得到的微观组织既不同于半固态压铸成形之后得到的近球状组织,也不同于镁合金液态压铸的细小枝晶组织,他是一种玫瑰状组织.压铸过程中对浆料的二次搅拌剪切作用可以促进近球状非枝晶组织的形成.     

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.     

涂料在半固态钢挤压成形中的应用

在半固态钢挤压铸造成形过程中,主要由模具型腔表面涂层承受高温半固态钢浆料的热冲击,从而降低了浆料对模具的热损伤,提高了模具使用寿命。根据半固态钢挤压铸造涂料的工作环境和特点,通过大量试验对涂料配方、配比、制备工艺、涂敷工艺进行分析研究,确定了诸因素在半固态钢挤压铸造过程中的影响。     

流变压铸成形镁合金AZ91D的显微组织与性能

采用双螺杆机械搅拌法制备半固态镁合金浆料,对比研究了液态压铸与半固态流变压铸成形镁合金AZ91D的组织与性能,探讨了半固态成形镁合金铸件的热处理强化机制.试验结果表明,流变压铸成形铸件与液态压铸成形铸件在铸态时的力学性能相当;由于半固态成形减轻了铸件内部气孔、偏析等铸造缺陷,因而T4和T6热处理均明显地提高了半固态成形镁合金铸件的力学性能.研究还得出,液态压铸成形镁合金铸件经过固溶处理之后,其抗拉强度和伸长率也有所提高,但是,时效处理明显地恶化了铸件的力学性能.     

ZL201合金半固态成形本构模型

对采用近液相线铸造法制备的ZL201合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验。根据试验获得的ZL201合金不同温度与应变速率下的应力-应变曲线,采用多元回归线性方法建立了能够表征ZL201合金半固态变形行为的本构方程。同时,根据半固态浆料的表观粘度与热模拟压缩试验中的应变速率等参数间的关系式,对表观粘度和剪切速率之间的关系进行了研究。利用仿真软件Anycasting对ZL201合金半固态触变压铸成形过程进行了数值模拟,研究了内浇道厚度对ZL201合金半固态触变压铸过程的影响,并预测了铸件缺陷。结果表明,当内浇道厚度为3mm时,半固态金属浆料充型过程最为理想。     

机械搅拌法制备半固态镁合金的组织及性能研究

采用AZ91D镁合金为试验原料,以本课题组自行研制的新型半固态浆料制备与直接流变成形装置为试验设备,研究不同温度、剪切速率下半固态组织的变化规律和不同的成型工艺对其力学性能的影响.研究表明:制备浆料的温度相对越低,剪切速率越大,固相率越高,固相颗粒越细小、均匀、圆整;在3种成型工艺中,半固态挤压铸造的综合力学性能相比来说最好,半固态普通铸造次之,铸态普通铸造最差.