半固态Al-6.6%Si合金的变形行为

分别对常规铸造Al 6.6%Si合金和电磁搅拌制备的半固态Al 6.6%Si合金试样进行了压缩实验 ,分析了它们的应力—应变关系和组织变化。结果表明 ,半固态Al 6.6%Si合金液固两相区压缩变形可分为触变流动初始阶段和稳定触变流动两个阶段。在触变流动初始化阶段 ,应力从零急剧增大到最大值 ,并在这个最大值上保持一段时间。在稳定触变流动阶段 ,随应变增加 ,应力缓慢下降 ,整个过程应力都大大低于常规铸造Al 6.6%Si合金压缩变形时应力。半固态合金在液固态两相区压缩变形后 ,其初生相微粒仍保持为球状 ,并且试样各处变形均匀。同时 ,对半固态合金变形中的初生相微粒簇现象和液固分离现象也进行了讨论。     

MB15镁合金半固态压缩力学行为研究

通过MB15镁合金半固态等温压缩试验，研究了半固态材料的力学行为，提出了触变强度是半固态金属在稳态变形过程中触变点的应力，即半固态金属固体骨架所能承受的最大正应力，并分析了加热温度、应变速率、保温时间、固相晶粒大小、晶粒圆整度及材料本身的强度等因素对半固态触变强度的影响，提出了触变强度的存在条件。结果表明，半固态触变强度随着加热温度的升高、应变速率的降低及保温时间的延长而降低，随着固相晶粒的减小、晶粒圆整度的增加及材料本身强度的增加而增加；当半固态材料内部的固相颗粒相互连结形成固体骨架时，存在触变强度。     

Deformation characteristic of semi-solid ZCuSn10 copper alloy during isothermal compression

The compression tests were carried out by Gleeble-1500 thermo-mechanical simulator with samples of semi-solid ZCuSn10 alloy prepared by strain-induced melt activation(SIMA) process. The original microstructure and the deformation temperature of semi-solid ZCuSn10 alloy are different. The strain is 0.2, and the strain rate is 1 s~(-1) for the compression test. The results show that when the semi-solid ZCuSn10 alloy was prepared by SIMA process, the liquid fraction of semi-solid microstructure increases, and the solid grain is smaller,more uniform and more inclined to be round as the rolling pre-deformation increasing. The results also indicate that the deformation resistance of ZCuSn10 alloy in semi-solid state decreases with the deformation temperature increasing or the solid fraction of original microstructure decreasing. The stress–strain curves of the isothermal compression can be divided into quasi-elastic deformation stage and plastic deformation stage, and there are three deformation zones in the samples after isothermal compression, namely the difficult deformation zone, the large deformation zone and the free deformation zone. In the three deformation zones, the main deformation mechanism is flow of liquid incorporating solid particles(FLS)mechanism, plastic deformation of solid particles(PDS)mechanism and liquid flow(LF) combining with FLS mechanism, respectively.     

铝合金半固态加工技术的应用研究

重点介绍了近年来在铝合金半固态坯料制备方面的研究进展以及在半固态触变成形技术工业应用方面的研究开发工作,如复合电磁搅拌制备半固态浆料、多流电磁搅拌半固态连铸技术、铝合金半固态触变压铸成形、铝合金半固态触变模锻成形等,并就其可能的应用领域及发展状况如难铸造合金的铸造成形、变形合金的直接铸造成形、活塞合金的加工成形、变形铝合金的塑性加工进行了讨论。     

铝铁合金半固态变形的组织演变

对电磁搅拌的铝铁合金在半固态温度条件下用INSTRON-5500R实验机进行单向压缩实验,实验结果表明,铝铁合金在半固态温度变形时,随着变形温度的升高,真应力峰值降低;随着应变速率增加,真应力峰值也增加,随后会发生应变-软化现象。应变速率愈小,软化过程愈长,应力下降愈缓慢。变形试样中心和边缘区域的变形情况不同,中心区域固相颗粒的变形程度大于边缘区域。在不同的变形量、变形温度和变形速率下,其内部固-液两相的流动方式和变形机理不同。固相主要集中在试样的心部发生塑性变形,而液相则流向边部,其组织形貌与变形温度、变形量和变形速率都有直接的关系。     

Semi-solid extrusion of aluminum alloy ZL116

The semi-solid forward-extruding feasibility of reheated ZL116 alloy cast by the near-liquidus semicontinuous casting process was studied by analyzing the microstructures and properties of forward-extruded bars. The results show that the microstructure of the ZL116 alloy billets cast by near-liquidus semi-continuous casting is mainly made up of homogeneous, fine global- or rosette-shaped grains. The microstructure of the billets, reheated and held at 575℃, contains stable and net-spherical grains which are suitable for semi-solid thixoforming. The semi-solid forward-extruded bars of the ZL116 alloy billet are facially smooth, microstructurally fine and homogeneous. Therefore the feasibility of semi-solid forward-extrusion of ZL116 alloy is thus excellent.     

6061铝合金半固态坯料二次加热工艺及组织演变

针对近液相线半连续铸造技术制备的6061铝合金半固态坯料,在不同加热温度及保温时间下进行二次加热,采用光学显微镜及图像分析仪考察试样的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究加热过程中的液相形成、组织演变及晶粒长大过程。结果表明,二次加热温度及保温时间共同影响着微观组织演变过程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效地控制二次加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态组织。     

半固态LY11合金的压缩变形

研究了变形温度和应变速率对半固态LY11合金变形行为和微观组织的影响.研究结果表明:在液固温度区间变形时,变形温度、应变速率对半固态LY11合金的流变应力峰值影响显著,对稳态流变应力影响较小.对微观组织的影响是:随着变形温度的升高和应变速率的降低,固相晶粒尺寸增大,但仍保持初始的近球状.在半固态合金的压缩过程中,随着工艺参数的变化,占主导地位的变形机制也随之变化.     

6061铝合金半固态本构方程的研究

采用Gleeble3800热模拟试验机,对采用近液相线半连续铸造方法制备的6061铝合金半固态坯料进行热模拟压缩试验,研究变形温度为585℃~605℃、应变速率为0.01/s~10/s时,变形温度和应变速率对变形行为的影响。结果表明,半固态铝合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。以半固态触变压缩试验结果为基础,建立了反映半固态6061铝合金变形行为的本构方程,并进行回归分析。结果表明,该模型具有良好的精度,试验确定的6061铝合金本构关系的适用温度范围为585℃~605℃,应变速率范围为0.01/s~10/s。     

A356半固态触变充型与压铸充型过程模拟比较

利用商业软件Flow-3D，模拟了A356合金半固态触变压铸和普通压铸的充型流动过程。模拟结果表明：相同模具结构中的半固态压铸和普通压铸充型过程，半固态流动平稳，普通压铸由于湍流流动，因而容易出现气孔、卷气夹杂等缺陷。半固态触变压铸和普通压铸具有相同的流动通道。     

Influence of Processing Parameters on the Deformation Behavior of Ti14 Alloy Containing a Small Volume of Liquid

采用热模拟系统研究了半固态变形温度,应变速率和变形量对Ti14合金压缩行为和组织演变的影响。结果表明:温度和应变对Ti14合金半固态峰值应力影响较大,峰值应力随着温度的增加和应变速率的减小而降低。分析认为:半固态变形中,应变速率的变化会影响产生压缩变形所需的响应时间,而液相的含量受控于变形温度,随着变形温度的升高,组织中出现了网状晶界结构,使得变形机制由固相粒子的塑性变形转变为固液混合流动。此外,变形量对合金半固态变形的应力-应变影响较小,可以认为是液相的润滑作用和协调变形机制缓解了晶粒间的压缩应力和摩擦力,使得应力-应变变化不明显。     

Ti14合金半固态压缩中的应力松弛现象和变形机制的研究

利用Gleeble 1500热/力模拟机对Ti14合金进行了半固态压缩变形试验,研究了该合金在应变速率为5×10-2 s-1和5×10-1 s-1,变形温度为1273～1423 K条件下的流变应力变化规律,分析了该合金半固态下应力松弛发生的条件和原因,并讨论了温度、应变速率和变形机制之间的耦合关系.结果表明:温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,宏观应力松弛发生在固相含量区间为0.95～0.98,主要是因为液相的增加减少了晶粒间的“固相桥”作用.由于液相在变形中的渗漏,Ti14合金在1273～1423 K半固态变形的应变速率试验值远远小于Iwasaki润滑流动机制(固液混合变形机制)所需的理论值,说明在所测试的半固态区间内合金仍以固相粒子变形为主,固液混合变形为协调机制.     

A390合金近液相线法处理中初生硅形态的演变

采用A390合金为试验原料,通过改变、控制浇注温度、保温时间和冷却速度,研究了在近液相线区不同温度（620°～695°）、不同保温时间（10min-70min）下获得半固态合金坯料组织的演变规律及变化机理。结果表明：在635°～650°,保温40min～55min,能够得到细小、均匀、圆整的颗粒状初生硅组织。因此,仅通过控制近液相线法铸造的工艺参数便可改善A390合金半固态坯料中初生硅的尺寸和形貌,这是获得半固态坯料的一种简单、高效和低成本的方法。     

半固态加工中的触变强度及其影响因素研究

结合半固态金属具有触变性的特点,提出触变强度是触变点对应的应力,阐述了触变强度的研究意义,并结合高固相率下半固态金属等温压缩真应力-应变曲线研究了外变量包括坯料的加热温度、应变速率、保温时间和内变量包括固相体积分数、晶粒尺寸、晶粒的球形度、结构参数、半固态材料的固相屈服强度、半固态材料的初始表观粘度等对触变强度的影响。     

近液相线铸造法半固态成形工艺的现状及发展前景

阐述近液相线铸造法的制浆和组织演变机理,并与其他半固态成形方法进行了比较,综合评述了各种参数对近液相线工艺的影响。从有色金属、高熔点合金钢方面介绍近液相线法的研究现状、最新研究成果及其存在的问题。展望近液相线法成形工艺的发展前景。     

High temperature deformation behavior of solid and semi-solid alloy 718

The mechanical response of alloy 718 with various microstructures in the solid and semi-solid state has been characterized. The experimental results presented for the lower temperature solid state deformation are in good agreement with published literature values and extend the experimental range to higher temperatures and lower strain rates. When dendrites were aligned along the compression axis, the directionally solidified materials exhibited an activation energy for plastic flow consistent with the activation energy for creep and self-diffusion in nickel, even at temperatures within the mushy zone. However, samples containing non-aligned grains in the semi-solid state exhibited a greater dependence of deformation with temperature; this was associated with lubricated flow of the grains due to the intergranular liquid in the mushy zone.     

ZK60-2Ca镁合金近液相线铸造研究

用近液相铸造方法制备了ZK60-2Ca半固态坯料。对其组织演变进行了研究,发现由于Zr的特殊细化作用,ZK60-2Ca合金直接获得球形或近球形的组织,无需经过枝晶球化过程。通过用不同冷却速率的铸模浇铸考察了冷却速率对铸造组织的影响,并对近液相铸造时静置时间对微观组织的影响进行了研究。结果表明,随浇铸温度的降低和静置时间延长至60 min,晶粒逐渐细化并趋于均匀,晶粒尺寸达21?m,且圆度为1.29。随冷却速率的增加,晶粒细化并出现球化趋势。并对组织演变的机理进行了探讨。     

铝合金汽车中间轴螺塞半固态触变模锻研究

对Y112铝合金进行半固态触变模锻实验，确定了该试验最优的半固态二次加热工艺参数。研究表明，模锻后零件中的晶粒基本保持了半固态成形前坯料的颗粒状，说明在触变成形过程中坯料的流动方式是以液相包裹着同相颗粒的方式进行的。并将数值模拟数据与实验成形力曲线比较，结果二者数值和变化趋势基本吻合，说明数值模拟能够为分析整个锻造过程提供有效的依据，能够从结果中获得较为符合实际的材料流动规律和塑性行为。     

High temperature deformation behavior and microstructure evolution of wrought nickel-based superalloy GH4037 in solid and semi-solid states

Cylindrical samples of Ni-based GH4037 alloy were compressed at solid temperatures (1200, 1250 and 1300 °C) and semi-solid temperatures (1340, 1350, 1360, 1370 and 1380 °C) with different strain rates of 0.01, 0.1 and 1 s⁻¹. High temperature deformation behavior and microstructure evolution of GH4037 alloy were investigated. The results indicated that flow stress decreased rapidly at semi-solid temperatures compared to that at solid temperatures. Besides, the flow stress continued to increase after reaching the initial peak stress at semi-solid temperatures when the strain rate was 1 s⁻¹. With increasing the deformation temperature, the size of initial solid grains and recrystallized grains increased. At semi-solid temperatures, the grains were equiaxed, and liquid phase existed at the grain boundaries and inside the grains. Discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) characterized by grain boundary bulging was the main nucleation mechanism for GH4037 alloy.     

超声半固态流变挤压成形Al-20Si-2Cu-0.4Mg-1Ni合金的组织特征(英文)

通过超声振动半固态流变挤压铸造工艺制造汽车空调压缩机铝硅合金斜盘零件,研究合金的组织特征。发现在Al20Si2Cu0.4Mg1Ni合金的组织中,除了通常具有的初晶Si和α(Al)+β-Si共晶相之外,还有非平衡α(Al)颗粒或枝晶。挤压铸造过程中的较快的冷却速度而非压力是非平衡α(Al)相形成的主要原因。在半固态浆料的制备过程中,超声振动的声压作用能促进非平衡α(Al)相在共晶温度以上生成,并生长为非枝晶颗粒。超声处理的过共晶AlSi合金中的非平衡α(Al)相由共晶温度以上生成的圆形α(Al)晶粒和少量共晶温度以下生成的细小α(Al)枝晶构成。由于超声振动的作用使α(Al)基体中的Si的固溶度增加,并使初晶Si的形成温度降低,组织中初晶Si颗粒的体积分数显著降低。流变挤压斜盘中的初晶Si颗粒的平均直径和体积率分别为24.3μm和11.1%。