ZL201铝合金半固态流变压铸组织与性能

研究了ZL201铝合金半固态流变压铸组织与性能,包括半固态浆料的制备、压铸成形和固溶、时效处理。结果表明:在ZL201铝合金液相线温度附近施加交变电磁场,能够获得均匀、细小、近球形非枝晶组织的半固态浆料;半固态浆料经压铸成形后,零件具有等轴或蔷薇状晶粒组织;经T5热处理后,ZL201铝合金的抗拉强度为253N/mm2,伸长率为7%。流变压铸件的组织和性能优于半固态触变压铸件的。     

ZL201合金半固态成形的AnyCasting模拟与验证

采用AnyCasting软件模拟研究了模具内浇口尺寸、压射速度等因素对半固态ZL201合金触变压铸充型过程的影响.结果表明：压铸温度640℃,模具温度200℃～240℃,内浇口厚度11mm,低速阶段的压射速度0.1 m/s,高速阶段的压射速度1 m/s,在充型60%时进行速度切换,半固态浆料将以层流方式充填型腔,模拟结果与实际符合很好.半固态压铸件经T5处理后,硬度（HV）可达到1166 MPa,高于常规压铸件45.7%.     

工艺参数对半固态流变压铸Al-Si-Mg合金组织与性能的影响

采用半固态流变压铸成形技术研制出Al-Si-Mg铝合金前舱，通过正交法对试验方案进行设计，研究了压射速度(0.2～0.3 m/s)、浇注温度(575～615℃)和压力(240～280 MPa)对铸件平均晶粒尺寸、平均形状因子、力学性能的影响，分析了Al-Si-Mg合金半固态浆料在流变压铸成形过程中的枝晶破碎和晶粒生长特征，讨论了组织与力学性能之间的内在联系及合金强化机理。结果表明，在试验条件下，各工艺参数对铸件组织和力学性能影响的重要性顺序依次为压射速度>浇注温度>压力；随着压射速度升高，浇注温度降低及压力升高，组织中的晶粒趋于细小圆整，屈服强度、抗拉强度和伸长率逐渐提高。优化工艺是压射速度为0.3 m/s,浇注温度为575℃,压力为280 MPa。     

半固态ZL201合金触变压铸充型过程的模拟与验证

利用AnyCasting软件对半固态ZL201合金触变压铸充型过程进行研究,模拟了不同一级、二级快压射速度,以及不同速度转换位置条件下半固态浆料的流动状态,并通过试验进行了验证.结果表明,随着一级、二级快压射速度的增加,速度转换位置的前移,半固态浆料的流动状态从层流向紊流过渡.对于试验零件,当一级快压射速度为0.1 m/s,二级快压射速度为1 m/s,在充型60％时进行速度转换,能够生产出合格的铸件.     

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。     

锁扣半固态压铸模具及压铸工艺研究

研究了半固态流变压铸成形技术,设计并制造出不同内浇道尺寸的锁扣半固态压铸模,利用模拟软件对半固态流变压铸充型及凝固过程进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明,模具温度对半固态压铸影响较大,应保持在250～300℃。压铸模内浇道尺寸也有重要影响,较大内浇道面积(17mm2)的铸件硬度优于较小内浇道面积(11mm2)的铸件硬度。试验得到的最优半固态压铸工艺参数,压射速度为1m/s,模具预热温度为240℃,浆料温度为590℃。     

半固态A356压铸件充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对A356合金半固态压铸件下壳体进行耦合数值模拟。结果表明,在模具温度为220℃,充型温度为590℃、压射速度为5m/s时,半固态浆料充型平稳,温度场分布均匀,减少了缩孔、缩松等缺陷,为A356合金半固态压铸成形工艺的制定和优化提供了依据。采用此工艺参数,生产出合格铸件。在该件上所需部位可以钻螺纹孔,与其他零件装配使用。通过试验,验证了数值模拟优化工艺参数的合理性。     

支架零件半固态触变压铸成形工艺研究

研究了支架零件半固态触变压铸成形工艺,包括半固态坯料的制备、二次加热和压铸成形等.结果表明:采用低频电磁搅拌半连续铸造工艺制备半固态坯料,当电磁场频率为30 Hz时,能够获得均匀、细小的非枝晶组织;采用高温二次加热工艺,当坯料温度为640℃时,可获得适合半固态触变成形的均匀、近球形组织;半固态浆料以0.1 m/s低速通过内浇口,在充型20％进行1m/s高速切换后,能够获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态压铸成形件.     

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.     

A356合金半固态充型过程的数值模拟

利用ANSYS有限元软件分别对A356合金轮毂压铸件在不同充型温度、压射速度条件下,半固态浆料的流动及其传热现象进行了耦合数值模拟。通过模拟结果的分析,考察了充型温度及压射速度对充型过程中半固态浆料流动及温度分布的影响,发现当充型温度为590℃、压射速度为5m/s时,半固态浆料充型效果最理想,有利于获得组织致密的成形件,为A356合金半固态压铸成形工艺的制定和优化提供了依据。通过试验,对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证。     

ZL201合金半固态触变压铸的组织与性能

研究了ZL201合金半固态触变压铸组织与性能,包括半固态坯料的制备、二次加热、压铸成形和成形件的热处理.结果表明:采用低频电磁搅拌半连续铸造制备的ZL201合金半固态坯料的微观组织为均匀、细小的非枝晶,在630℃下保温20 min可获得均匀的近球形二次加热组织.半固态压铸件的组织为较大的棒状、近球状的初生固相和由细小枝晶、等轴晶组成的二次固相,而且组织致密、内部无气孔.半固态压铸件经过535℃固溶9h和175℃时效6h处理后,硬度最大为HV 116.6.     

汽车用铝合金半固态零件触变压铸工艺研究

针对半固态触变压铸工艺特点,对国产J1128卧式冷室普通液态压铸机的压射系统和模具系统进行了结构改进,对压铸工艺参数进行了优化选择,并采用半固态专用铝合金AlSi6Mg2和商用铝合金A357开展了大量半固态触变压铸试验研究.结果显示:半固态触变压铸工艺与普通液态压铸有很大的不同,在压射室和模具预热温度分别为100℃和250℃,低压压力为4.0MPa,射料二速工作压力为12MPa,增压压力为20MPa,快压射速度为1.4m/s条件下可获得冲型完好的汽车用铝合金半固态零件.     

汽车用铝合金半固态零件触变压铸工艺研究

针对半固态触变压铸工艺特点,对国产J1128卧式冷室普通液态压铸机的压射系统和模具系统进行了结构改进,对压铸工艺参数进行了优化选择,并采用半固态专用铝合金AlSi6Mg2和商用铝合金A357开展了半固态触变压铸试验研究.结果表明: 半固态触变压铸工艺与普通液态压铸有很大的不同,在压射室和模具预热温度分别为100 ℃和250 ℃,低压压力为4.0 MPa,射料二速工作压力为12 MPa,增压压力为20 MPa,快压射速度为1.4 m/s条件下可获得充型完好的汽车用铝合金半固态零件.     

压射速度对流变压铸AM60镁合金缺陷形成的影响

采用自行研发的自孕育制浆技术制备AM60半固态浆料,利用冷室压铸机对浆料进行流变压铸成形试验,研究压射速度对铸件缺陷形成的影响。结果表明,当压射速度小于0.5m/s时,铸件充型不足;增大至2.0m/s后,铸件充型完整,但充型末端易出现冷隔缺陷;压射速度大于7.0m/s导致铸件出现严重飞边。显微组织分析表明,压射速度增大,铸件内微气孔增多且尺寸增大,铸件边缘液相偏析程度减小,同时内部夹杂增多,夹杂物尺寸较大;当压射速度小于1.0m/s时,初生相形貌发生粗化,液相中二次枝晶增多。因此,高压射速度能在一定程度上提高流变压铸件显微组织的均匀性,但同时使铸件气孔、夹杂缺陷增多,不利于提高半固态压铸件的力学性能。     

AZ91D半固态流变压铸成形的研究

采用双螺杆机械搅拌方式制备半固态浆料；研究了AZ91D镁合金半固态浆料的流变压铸成形工艺。结果表明：压射压力在40～50MPa，压射充型速度在10～15m／s内，固相率在10％～60％的浆料都能流变压铸成薄壁圆形铸件；半固态流变压铸成形比液态压铸成形的强度、伸长率分别提高37％、44％，并可施以热处理，进一步提高性能，易于实现“净近成形”。     

A356合金半固态挤压铸造数值模拟及模具优化

采用Anycasting软件对A356合金铸件半固态挤压铸造过程中充型和凝固过程进行数值模拟。研究了压射速度、浇注温度对半固态A356铝合金挤压铸造过程的影响,对工艺参数进行了优化,并对压铸模具进行了改进。结果表明,模具预热温度为200℃,浇注温度为600℃,压射速度为0.5m/s,内浇口厚度为5mm时,能够获得质量理想的铸件。     

AZ91D超薄笔记本电脑外壳压铸工艺参数优化

为解决镁合金超薄外壳件压铸成形性差的难题,通过正交试验研究了浇注温度、模具温度和压射速度对铸件力学性能的影响。结果表明,当浇注温度为700℃、模具温度为210℃、压射速度为5m/s时,铸件的力学性能最佳。采用SEM对拉伸试样断口进行分析,发现铸件内部疏松、缩孔的数目随浇注温度升高而减少,在浇注温度为700℃时,抗拉强度和屈服强度分别达到242.6 MPa和220.6 MPa。     

半固态流变压铸Al-20%Si合金充型能力的研究

在合金液相线温度附近,对Al-20%Si高硅铝合金施加高能超声振动,制得具有一定固相率的半固态浆料,并流变压铸成形为蛇形试样.通过正交实验法,研究了压射压力、压射速度和浇注温度对半固态流变压铸Al-20%Si合金充型能力的影响.结果表明,在本试验条件下,工艺参数影响充型能力的强弱依次为:充型压力,压射速度,浇注温度.充型能力随充型压力增大而提高,随压射速度的增大,充型能力先提高后降低.浆料浇注温度在700~680℃间变化时,合金充型流动长度的差别不大.根据正交实验分析,得到最佳充型能力的工艺参数:充型压力为80MPa,充型速度为2.5m/s左右,浆料浇注温度为690℃,流变压铸Al-20%Si半固态合金可达到最大充型长度2 118mm.合金的非平衡凝固使得组织中出现了初生α-Al,且试样前端组织较靠近料柄部分更为细小均匀.     

汽车零件半固态流变成形工艺研究

研究了汽车零件半固态流变成形工艺,包括制备半固态浆料和流变压铸成形.结果表明,对于ZL201合金,在液相线温度附近(650℃)施加电流为300A,频率为50 Hz的电磁场搅拌,能够获得均匀、细小、近球形非枝晶组织的半固态浆料;对于实验零件,当模具冲头的速度为0.01 m/s时,半固态浆料充型平稳,能够获得完整、轮廓清晰、内部组织致密的零件.     

铝合金半固态流变压铸过程数值模拟及试验验证

采用模拟软件对Al-Si合金半固态流变压铸的充型和凝固过程进行模拟,并与试验进行了对比.结果表明,浇注温度为610℃、压射速度为90 mm/s、料柄及内浇口直径为40 mm时,半固态压铸的卷气以及缩凹缺陷明显减少.同时,通过对温度场的模拟分析,得出铸件的边缘部位与中部具有不同的凝固速度和微观组织,经过试验观测,证明了实验结果与模拟结果的一致性,为铝合金半固态流变压铸的工艺参数拟定和模具设计提供了借鉴.