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.     

自孕育工艺参数对ZA96镁合金半固态组织的影响及其交互本质

采用自孕育法制备ZA96镁合金半固态组织,研究自孕育工艺参数对ZA96镁合金半固态组织的影响,并从温度场的角度分析工艺参数之间相互作用的本质。结果表明:采用自孕育法铸造,能够获得合格的半固态坯料和浆料。工艺参数对半固态坯料组织影响较大,但对从导流器出口处收集到的浆料在半固态区间进行保温后,发现自孕育剂加入量对组织影响不大,而导流器角度的影响较大。熔体过热度为80~95℃、自孕育剂加入量为5%、导流器角度为45°时,半固态坯料组织的晶粒平均尺寸较小,约为35.6μm;或经552℃、20 s保温后,其晶粒尺寸为45μm,圆整度为1.7。自孕育工艺参数交互作用的本质在于通过自孕育参数的调整从而达到控制其形核的目的。推导出了熔体在导流器出口处的温度与自孕育工艺参数之间的关系式。     

自孕育法制备AZ61镁合金的微观组织

采用AZ91D镁合金母液与纯Mg熔体混合的自孕育法制备AZ61镁合金半固态坯料,研究了液-液熔体混合和导流.器角度改变对AZ61镁合金组织的影响.试验结果表明:液-液混合熔体经导流器浇注到铸型中后,可以使AZ61镁合金组织明显细化.相比未混合制备的AZ61,熔体混合有利于能量起伏、结构起伏、浓度起伏,增加有效形核,使晶粒细化;经倾斜导流器激冷、冲刷进一步细化晶粒,同时熔体流经导流器产生的二次混合又促进了有效形核,使平均晶粒尺寸大幅减小(约50％).随导流器角度增加,组织有粗化的趋势,但影响不大.     

自孕育铸造对AM60镁合金晶粒细化的影响

利用新型自孕育铸造工艺制备AM60镁合金半固态坯料,研究了自孕育铸造对合金组织的细化效果。试验结果表明,在最佳工艺参数组合下,自孕育铸造组织晶粒细小均匀,尺寸主要分布在20～50μm,晶粒平均等效圆直径达到35μm。对自孕育铸造过程中初生相形核和长大过程分析认为,孕育剂的加入促进了非均质形核效应,导流器的激冷、剪切作用促进了激冷晶的形成和树枝晶的破碎,两过程使合金凝固时晶粒增殖,抑制长大机制促进了合金组织的细化。     

自孕育法制备AZ31镁合金半固态流变成形组织(英文)

采用新型自孕育流变铸造技术对变形镁合金半固态组织进行控制。该工艺过程为将合金熔体与一定量的合金固体颗粒(自孕育剂)混合,然后将混合金属通过一个多流股导流器浇入铸型或收集器。结果表明:采用自孕育工艺,合金熔体处理温度690~710℃,孕育剂的加入量为3%~7%时能有效将AZ31镁合金传统铸造中的粗大枝晶组织转变为细小、近球状的非枝晶组织;当合金熔体处理温度较高时,增加孕育剂的加入量或减小导流器的倾斜角度有利于获得非枝晶组织。自孕育工艺制备的AZ31镁合金半固态浆料在620℃等温保温30s后能有效改善初生α-Mg颗粒的圆整度;延长保温时间有助于减小颗粒的圆整度,但同时颗粒发生粗化。利用Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论对初生相颗粒在等温保温过程中的组织圆整、粗化过程进行了分析。     

浇注温度对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅰ)

采用新型的自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料,研究浇注温度对自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料的影响。结果表明:随着浇注温度的降低,组织中发达和粗大的树枝晶逐渐减少;在接近液相线温度时出现小块状或蔷薇状晶粒,晶粒的尺寸逐渐减小;分布逐渐趋向正态分布,且存在一个合适的温度加工区间,即630～680℃,对应的晶粒尺寸为58.4～63.1μm。加入的孕育剂在熔体中起到内冷铁作用,加快熔体的冷却速率,使熔体快速到达半固态区间。采用自孕育法制浆时,合金熔体中晶核主要来源于熔体中的高熔点质点(Al8Mn5)、孕育形核和晶粒游离与增殖。     

自孕育流变铸造对ZL101合金组织的影响

采用新型自孕育流变铸造法,研究了自孕育流变铸造法及熔体处理温度对ZL101合金组织的影响。结果表明,自孕育流变铸造能有效细化组织,晶粒尺寸主要分布在25～49μm范围内,平均等效圆直径为37μm。熔体处理温度为710℃时孕育剂加入量为5%,导流器倾斜角为45°时达到最好细化效果。经分析认为,孕育剂的加入促进了初生α-Al相的形核,而导流器的剪切和激冷作用促使树枝晶破碎形成新的形核质点,两方面的作用使金属凝固时存在大量的晶核,从而细化了组织。     

熔体浇注温度和板倾斜度对倾斜板制备A356铝合金的凝固和显微组织的影响(英文)

采用倾斜板制备A356铝合金半固态浆料。通过倾斜板底部的逆流水冷却使A356合金熔体在流下倾斜板时发生局部凝固,从而导致在板壁上形成连续柱状枝晶。由于强制对流作用,这些树枝晶被折断成等轴和破碎的晶粒,然后被连续冲洗而在斜板出口形成半固态浆料。熔体浇注温度是影响凝固组织的重要条件,而倾斜度为优质半固态浆料提供必要的剪切作用。将得到的浆料在金属模具中凝固以制备理想显微组织的半固态铸造坯料。然后,通过热处理以提高半固态铸造坯料的表面质量。对半固态铸造和热处理后坯料的显微组织进行分析。研究熔体浇注温度(620,625,630和635°C)和板倾斜度(30°,45°,60°和75°)对斜板制备A356铝合金的凝固和显微组织的影响。结果表明:在625°C的熔体浇注温度和60°斜板倾角时,A356铝合金具有细小和球状的晶粒,是最佳的显微组织。     

自孕育剂在ZA94镁合金凝固过程中的晶粒细化作用

采用自孕育法制备ZA94镁合金半固态坯料,研究了自孕育剂加入量对ZA94合金半固态坯料组织的影响,分析了其晶粒的细化机理。结果表明,当孕育剂的加入量在3%~5%时,其晶粒平均尺寸较小,为40.2~45.0μm。孕育剂的加入增加了熔体中的形核质点,起到促进非均质形核的作用。孕育剂加入量直接影响其自身的熔化状况,进而影响熔体内部的温度起伏和能量起伏。     

熔体处理在制备Mg-9Zn-2Al镁合金半固态浆料中的作用

采用自孕育法制备新型Mg-9Zn-2Al高锌镁合金半固态浆料,研究孕育剂加入量为5%(质量分数)、导流器角度为45°时熔体处理温度对Mg-9Zn-2Al镁合金组织的影响。对孕育剂加入熔体后的熔化状况进行分析,并从原子团簇角度探讨熔体处理温度对一次孕育的作用机理。结果表明:熔体处理温度过高或过低时,组织平均晶粒尺寸较大;在695~710℃范围内,晶粒平均尺寸较小,约为47.5~48.8μm。根据所推导出的孕育剂在导流器入口处的温度表达式,可以确定自孕育法铸造的最佳熔体处理温度,提出用固相率fS描述自孕育剂的熔化状况。     

AlSi9Mg合金在近液相线区保温过程中枝晶组织的演变

采用AlSi9Mg合金为试验原料，通过改变、控制浇注温度和半固态保温时间，研究了在近液相线区不同温度、不同保温时间下半固态合金的组织演变规律及成因。结果表明：随着保温时间的延长，合金固相显微组织逐渐从最初的树枝晶经蔷薇状形态向颗粒状晶粒转变。在605℃保温30-40min时，得到的细小、均匀、圆整的颗粒状非枝晶组织，满足半固态加工要求。     

自孕育法制备ZA27合金半固态浆料水淬组织

采用自孕育法制备了ZA27合金半固态浆料,研究了不同熔体处理温度、等温保温温度和等温保温时间对ZA27合金半固态浆料水淬组织的影响。结果表明,自孕育法制备半固态浆料,其形核包括两个阶段,能够有效细化ZA27合金的晶粒,获得细小的蔷薇状等轴晶。在等温保温球化过程中,随等温保温时间的延长,平均晶粒尺寸不断增加,形状因子先减小后增大。适合ZA27合金半固态浆料的等温保温温度为470℃,等温保温时间为3min,平均晶粒尺寸为60.02μm。     

半固态A356铝合金坯料切口断面特征

研究了3组半固态坯料断面的组织特征。结果表明,通过坯料切口断面的宏观、微观特征,可以粗略地判断制备浆料的初生相的基本形态,大小和分布特征。合金熔体未经过处理的浆料组织,初生晶粒呈粗大的等轴晶团簇和粗大的枝晶形态,大小不一,分布不均匀;合金熔体经过螺旋线槽处理后的浆料组织,初生晶粒呈相对细小的均匀分布的球晶或近球晶形态。     

半固态AZ91D镁合金制备工艺的研究

研究了添加微量Sr并控制合金的浇注温度制备半固态AZ91D镁合金的工艺,考察了不同的Sr含量和浇注温度对合金凝固组织的影响及部分重熔后合金的微观组织.研究结果表明:通过添加微量的Sr并降低合金的浇注温度,可以获得非枝晶组织的半固态合金坯料;随着Sr含量的增加或浇注温度的降低,合金的晶粒尺寸逐渐减小,其初生相由枝晶向蔷薇状品体转变;添加0.1wt%的Sr,610℃下浇注的合金经过部分重熔后,初生相为球状或颗粒状,基本具备触变过程所需要的组织状态.     

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。     

Al-5Mg合金半固态工艺研究

利用振动斜坡法制备了Al-5Mg合金半固态坯料。研究了振动电压、斜坡长度、浇注温度和冷却方式对合金半固态组织的影响。结果表明,这些工艺参数对合金微观组织都有不同程度的影响;680℃时,50 V、40 cm、水冷浇注的Al-5Mg合金组织为均匀和圆整的近球形等轴晶半固态组织,晶粒平均等积圆直径为57.5μm,晶粒形状因子为0.63。     

倾斜冷却剪切流变参数对半固态AlSi9Mg合金组织的影响

利用自制的实验装置研究倾斜式冷却剪切流变技术制备半固态AlSi9Mg合金.结果表明:合金熔体在倾斜冷却板表面非均匀形核并受到重力和振动力的剪切作用,初生α(Al)逐渐从枝晶网络演化为细小的球状或粒状晶;控制浇注温度在600℃、倾斜板长度在600 mm、振动频率在50 Hz时可以获得组织良好的半固态合金熔体,合金熔体中初生α(Al)的平均晶粒尺寸为50μm,形状因子为0.71;机械振动能显著细化AlSi9Mg合金组织,随着振动频率的提高,初生α(Al)明显细化,圆整度也随之提高.     

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。     

电脉冲工艺参数对AlSi7Mg合金凝固组织的影响

获得一种在液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的非枝晶浆料是半固态金属加工的基础和关键。为了达到这一目的，在不同电脉冲参数下对合金熔体进行电脉冲孕育处理。结果表明：通过电脉冲孕育处理将AlSi7Mg合金凝固组织中的初生相由发达的枝晶转变成了蔷薇晶和近球形晶粒：脉冲频率和脉冲时间对合金凝固组织的影响规律相一致，即随着脉冲时间的延长和脉冲频率的增加，合金的凝固组织逐渐得到改善；但当脉冲时间过长和脉冲频率过大时，导致合金凝固过程中的形核率降低，使合金的凝固组织不理想。从而揭示了只有在合适的熔体处理温度及脉冲工艺参数作用下，才可以获得理想的AlSi7Mg合金凝固组织。     

稀土Y和浇注温度对ZM5合金初生相的影响

研究不同的稀土Y含量和浇注温度对ZM5合金初生相的影响.结果表明,通过添加微量的Y并降低合金的浇注温度,可以获得非枝晶组织的半固态合金坯料;当浇注温度为610 ℃时,随着Y含量的增加,合金的初生相由等轴枝晶转变成细小的蔷薇状晶体;没有加Y的合金,随浇注温度的降低,其初生相由发达的树枝晶转变成等轴枝晶;加入0.3%Y的合金,随着浇注温度的降低,其初生相由树枝晶转变成细小的蔷薇状晶粒.