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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

AZ91D镁合金自孕育流变压铸组织及性能

采用自孕育制浆结合高压压铸制备了AZ91D镁合金流变压铸件,研究了浆料保温时间对其凝固组织及力学性能的影响,采用能谱分析了液态压铸和半固态压铸组织及成分差异的原因,利用光学显微镜和扫描电镜观察了压铸件不同部位的凝固组织。结果表明:自孕育流变压铸能够细化AZ91D镁合金液态压铸组织,获得近球状初生α-Mg晶粒,且自孕育流变压铸过程形成的二次α-Mg晶粒相比液态压铸过程形成的细小激冷晶,Al元素含量显著升高;浆料保温时间只影响流变压铸件初生α-Mg晶粒,不影响二次凝固组织;采用自孕育流变压铸能够显著提高压铸件力学性能,并在保温3 min时达到最佳综合力学性能。     

导流器对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅲ)

采用自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态坯料,研究导流器参数对半固态组织的影响规律及组织形成机理。结果表明:导流器能有效促进合金组织由树枝晶向等轴晶及颗粒状晶的转变;熔体处理温度和孕育剂加入量一定时,导流器的相关参数,如角度、长度、温度、混合段的凹槽宽度,均影响合金的传热及流动,进而影响其凝固组织;在导流器角度为30°～45°、长度为500 mm、混合段凹槽宽度为50 mm、且通水冷却时可以获得细小颗粒状或蔷薇状的半固态坯料,初生α-Mg的平均晶粒尺寸为37.5μm;减小导流器出口宽度有利于增强液体紊流,促进晶粒均匀分布;导流器促进了熔体非均质形核及激冷晶的形成,增强了晶粒增殖;熔体对流使合金的温度场和浓度场更均匀,晶粒生长以颗粒状生长、蔷薇晶根部颈缩熔断和磨圆熟化机制为主。     

Nd变质处理对AM60合金组织细化的影响

以AM60镁合金为研究对象,通过改变变质剂Nd的加入量,细化AM60镁合金的晶粒.采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等分析手段,检测AM60镁合金的显微组织及力学性能,分析变质剂Nd对AM60镁合金的细化机制.结果表明,在AM60镁合金中加入变质剂Nd可以起到晶粒细化作用;当变质剂Nd的加入量为0.6%时,细化效果最为显著;但当加入量达到0.9%时,其晶粒尺寸有增大趋势.添加Nd变质后,AM60镁合金的力学性能得到提高.     

孕育形核处理对金锡共晶合金铸态凝固组织的影响

研究了添加微量Au或Sn作为孕育形核剂进行孕育形核处理对金锡共晶合金Au20Sn铸态凝固组织的影响。结果表明:添加微量Au或Sn进行孕育形核处理均将显著改善金锡共晶合金铸态凝固组织,特别是改变了初生相的结构、形貌和尺寸。初生相的结构由传统凝固组织中的’-Au5Sn相改变为-AuSn相,初生相的形貌和尺寸由粗大且分布不均的树枝状改变为细小且分布较为均匀的棒状或卵状,而且添加微量Sn比添加微量Au孕育形核处理后得到的凝固组织中初生相更趋均匀;同时,孕育形核处理也细化了共晶层片组织,共晶团的平均尺寸明显减小。     

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。     

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。     

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。     

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.     

RE多元复合孕育剂强化机理的研究

通过金相分析方法对RE多元复合孕育剂的孕育强化机理进行研究。分析发现,经0.5%RE多元复合孕育剂孕育的CE4.0%～4.1%铁液的铸铁件石墨形态明显改善,基体组织中珠光体晶粒细化且层片间距减小,初生奥氏体枝晶细化明显,所形成的共晶组织中共晶团数量显著增加,从而使铸件的抗拉强度从200MPa稳定地提高到250MPa,且综合工艺性能保持良好。     

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。     

灰铸铁的孕育处理

灰铸铁基本上是由铁、碳和硅组成的共晶型合金，其中，碳主要以石墨的形态存在。生产优质铸件，控制铸铁凝固时形成的石墨的形态和基体金属组织是至关重要的。孕育处理是生产工艺中最重要的环节之一。良好的孕育处理可使灰铸铁具有符合要求的显微组织，从而保证铸件的力学性能和加工性能。在液态铸铁中加入孕育剂，可以形成大量亚显微核心，促使共晶团在液相中生成。接近共晶凝固温度时，生核处首先形成细小的石墨片，并由此成长为共晶团。每一个共晶团的形成，都会向周围的液相释放少量的热，形成的共晶团越多，铸铁的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助于按铁一石墨稳定系统凝固，而且能得到A型石墨组织。     

Si-Ca合金对AM60镁合金凝固过程及显微组织的影响

在AM60镁合金中加入Si-Ca合金后,借助OM和SEM进行了显微组织观察.结果表明,适量的Si-Ca合金加入后,合金中形成了弥散分布的呈规则多边形状的Mg<,2>Si颗粒,晶粒明显细化,Mg<,17>Al<,12>相更容易独立生长形成离异共晶,且分布也更加弥散.另外,探讨了Si-Ca合金对AM60镁合金凝固过程的影响,分析了合金显微组织改善的原因.     

孕育处理对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响

孕育处理是提高铸铁性能的行之有效的手段.对激冷铸铁凸轮轴组织有非常重要的影响.通过在金属液中分别加入Si-Ba孕育剂和稀土La,研究了不同孕育剂对激冷铸铁凸轮轴的孕育情况.实验发现,Si-Ba孕育剂和稀土La都能减小白口层深度,并且随着孕育剂加入量的增加,凸轮轴莱氏体组织含量明显减小;为了获得质量合格的铸件.Si-Ba的加入量不能超过0.3%.而稀土La的加入量不能超过0.03%.     

超声孕育处理对AS41镁合金凝固组织的影响

采用连续功率超声对AS41镁合金熔体进行孕育处理,研究超声处理功率(强度)、处理时间和处理温度等工艺条件对其凝固组织的影响规律。通过对凝固金相和低倍组织观察以及XRD和Mg2Si相的点阵常数计算,结果表明:连续功率超声孕育处理可以显著细化AS41镁合金的凝固组织,晶粒尺寸仅为无超声处理时的30%～50%;适当提高超声强度和处理温度以及适当延长处理时间均可增强细化效果。优化的处理条件如下:超声强度为30～40W/cm2,处理时间为50～80s,处理温度为650～700℃。此外,超声处理也使Mg2Si相细化和球化,Mg2Si相的点阵常数也发生明显变化。