平面流铸雾化制取锡铅合金粉末的研究

传统平面流铸技术是用于生产微晶或非晶合金薄带的一种快速凝固技术。在传统平面流铸技术的基础上,开发出一种新型的快速凝固制粉技术—平面流铸粉末制备技术。自行设计制造了平面流铸粉末制备工艺试验装置,用此工艺装置制取了锡铅合金粉末,试验分析了制粉工艺参数对所制取锡铅合金粉末的尺寸分布和形貌的影响规律。大量工艺试验表明,平面流铸制粉工艺能对所制取的锡铅合金粉末进行速度分级。     

改性平面流铸粉末化过程的数值模拟

在传统平面流铸技术的上,研究出一种新的粉末制取技术－－改性平面流铸粉末化技术。将改性平面流铸粉末化工艺过程分为平面液流的形成、平面液流的破碎和金属粉末的形成3个主要阶段,对这3个阶段建立了完整的数学模型,并对Sn60Pb40合金粉末化过程进行了数值计算。计算了平面液流形成过程动态熔潭中熔融金属液的温度场和流场,以及所得金属粉末的尺寸,计算结果与实验结果相吻合。考察了喷嘴几何尺寸、雾化气氛气体密度等主要工艺参数对改性平面流铸粉末化工艺的影响。     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

Effect of particle size variations of gypsum bonded investment powders on metallurgical quality of investment castings

Abstract

In the present work, the effect of particle size distribution parameters of investment powder on the metallurgical characteristics of castings produced by flask mould investment casting process was investigated. The main aim of this study is to establish the relationships between the casting quality and investment powder characteristics. For this purpose, models for tensile, density and surface roughness specimens were prepared in accordance with the standards and these models were moulded by gypsum bonded investment powders. Specimens of sterling silver (92·5Ag–7·5Cu alloy) were subsequently cast into these moulds by centrifugal casting process. After the completion of solidification process, the specimens were tested and results were analysed. The preliminary results illustrate that fineness of investment powders play an important role in determining the metallurgical quality of castings produced by investment casting process.     

Continuous unidirectional solidification of QAl9-4 Cu-Al alloy

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ，ｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｔｓｅｍｅｒｇｅｎｃｅａｌｓｏｍ…     

镍基高温合金快速凝固粉末颗粒中MC型碳化物相的研究

对等离子旋转电极雾化（PREP）法制备的FGH95镍基高温合金粉末中碳化物的形态、结构、成分及其稳定性进行了实验研究,分析了粉末颗粒凝固过程中的热学参数和非平衡溶质分配对碳化物形成过程的影响．结果表明：快速凝固FGH95合金粉末中亚稳MC型碳化物形态的几何完整度随粉末颗粒尺寸减小由规则形态向复杂形态变化,不同尺寸粉末颗粒中碳化物的形态和数量决定于凝固过程中热学参数的变化和非平衡溶质分配系数的不同．亚稳MC型碳化物在加热作用下发生分解及合金元素再分配,其形态由复杂形状为主转变为规则形态的稳定MC型碳化物．     

基于Laval喷嘴的层流气雾化法工艺参数探索及粉末性能研究

基于Laval喷嘴的层流气雾化技术可以高效制备高性能金属粉末,但目前对这种技术的各项工艺参数及粉末性能尚未有系统性研究。本工作使用基于Laval喷嘴的层流气雾化制粉设备制备了AlSi10Mg合金粉末,同时使用传统分析方法和X射线计算机断层扫描技术分别研究了雾化气体压力以及导流管内径对粉末整体形貌、三维形貌、球形度、粒度分布、物理性能及内部缺陷的影响,并结合数值模拟进行机理性解释。结果表明,基于Laval喷嘴的层流气雾化技术制备的AlSi10Mg粉末性能较好,由于在较高的雾化气体压力和较窄的导流管内径条件下气液流量比更高,金属熔体更易发生破碎,故制备的粉末球形度更好,粒度分布较窄,细粉收得率可接近50%,不规则粉末及空心粉较少。     

基于同步辐射CT技术表征3D打印用气雾化TC4粉末的研究

本研究利用气雾化技术制备球形TC4合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建等分析手段对异常颗粒粉体以及不同粒径的TC4合金粉末表面和内部的孔缺陷进行了表征。实验结果表明,本研究制备的TC4合金粉末随着粉末粒径减小,粉体表面由凸凹不平的冷凝收缩痕迹渐变为光滑表面,粉体内部的孔隙逐渐减少,且孔隙尺寸也随之减小;经分析,由于雾化过程中凝固与球化时间的差异及飞行轨迹的不同等原因导致了包裹式、连体式、椭球形、卫星粉等异常粉末颗粒的生成;同步辐射CT扫描-三维重建表明,粉末内部的孔隙率和孔隙尺寸随着粉末粒度的增大而增大;作者认为通过调整雾化工艺,使金属熔滴在未开始冷却凝固前彻底雾化破碎,从而能有效解决粉末内部孔隙缺陷的问题。     

Effects of casting speed on microstructure and segregation of electromagnetically stirred Aluminum alloy in continuous casting process

Recently, a semi-solid metal processing has been acknowledged as a cost-effective technique to be able to manufacture high quality product for the transportation industry.In this study a hypo-eutectic Al alloy was fabricated by means of an electromagnetic stirrer in continuous casting process and the microstructural change during solidification due to a fluid flow by electromagnetic stirring was examined.Due to the forced fluid flow during solidification a dendritic phase of primary α phase of Al alloy was turned into a globular phase, which can make the Al alloy get a thixotropic behavior in the semi-solid region.In order to establish the quantitative relationship between microstructure and the process parameters, the morphology shape, a silicon distribution and a size of primary α phase were observed according to casting speed in continuous casting machine.The primary α phase was turned into the degenerate dendrites approaching a spherical configuration with increasing casting speed.The fine-grained and equiaxed microstructure appeared at higher casting speed.A segregation behavior of Si element was declined with increasing casting speed and a very uniform distribution of Si element was observed on the billet at a casting speed of 600 mm·min-1.A thickness of the solidifying shell of the billet was shortened with increasing the casting speed.     

AZ91D镁合金反重力铸造充型及凝固过程计算机模拟

给出了AZ91D镁合金的相关热物性参数，采用ProCAST铸造模拟软件对镁合金力学试棒反重力铸造充型与凝固过程进行了模拟，并通过反重力铸造工艺实验对模拟结果进行了验证。结果表明：铸造模拟软件ProCAST可用于镁合金铸件反重力铸造充型及凝固过程的模拟，能够提供较为准确的流场、温度场等信息，实现缺陷及其位置的预测。     

Micromodel of Simulation on Twin-Roll Continuous Casting Thin Strip Solidification Structure

在研究双辊连铸铝合金薄带工艺凝固过程的基础上,基于金属凝固的基本原理,建立双辊连铸铝合金薄带凝固的异质形核、枝晶尖端的生长动力学(KGT)、柱状晶向等轴晶生长的转变(CET)的解析模型,同时建立基于元胞自动机(CA)的双辊连铸铝合金薄带凝固组织的仿真模型,为双辊连铸薄带凝固组织形成的仿真模拟奠定基础,从而为双辊薄带连铸工艺提供一定的理论指导。同时利用铝合金双辊薄带连续铸轧组织凝固过程验证了数学模拟的可行性。     

熔体快淬铜磷合金对ZL109变质效果的影响

采用金属熔融铸造法,用熔体快淬Cu-P中间合金对ZL109活塞合金进行了变质处理,随后对变质后的合金试样进行了金相组织观察和性能检测,并对晶粒细化的机理进行了研究。结果表明:与加入传统Cu-P变质剂相比,在ZL109合金中加入熔体快淬Cu-P变质剂,使组织中的初晶硅和共晶硅得到了更好的细化,增加了界面能,减少了铸造缺陷,使其综合性能得到了进一步的提高。因此,熔体快淬处理是提高Cu-P变质剂变质效果的一种有效方法。     

横向翻转浇注工艺铸造耐压外壳铝合金铸件

从铸造工艺、工装设计上进行改进创新,采用横向翻转浇注工艺铸造耐压外壳铸件。铸件在凝固过程中能从冒口不断地得到液态金属的补充,实现定向凝固。减少铝液二次氧化带来的夹渣,使铝液充型过程平稳,不易发生紊流。解决了铸件法兰密封面弥散性针孔和铸件轴密封处及凸台因壁厚不均产生缩松造成气密性差的问题。在实际铸造过程中通过对模具预热温度、合金浇注温度、翻转速度进行控制,提高了铸件整体质量。通过几年批量生产验证,一次检漏合格率达到99．8％。     

铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究

研究了旋转喷吹技术在AZ91镁合金熔体除气净化处理上的应用。采用减压凝固法考察了旋转喷吹的除气净化工艺的净化效果，确定了最佳的除气时间。利用金相显微镜观察了除气前后合金的微观组织。对除气前后的合金，进行了金属型和低压砂型铸造试验浇注，并对其力学性能进行了测试和比较。研究结果表明，经过30min旋转喷吹除气处理后，能快速显著地降低镁合金中的含气量，AZ91合金金属型和低压砂型试样的力学性能都明显地得到提高，特别是合金的伸长率得到大幅度的提高。     

振动对铝合金消失模铸造的影响

在铸件凝固过程中对金属液施加一段时间的振动,可以显著增加液相内结晶核心,使铸件最终凝固组织细化和力学性能提高,此外,振动还可以大大提高金属液的充型能力。本文主要研究了振动对铝合金消失模铸造过程的影响。     

镁合金真空低压消失模铸造的技术特征与实践

介绍了镁合金在真空低压消失模铸造下的技术特征。研究表明：真空低压消失模铸造的流动性受充型气体的流量与压力、浇注温度、涂层厚度、泡沫密度、真空度等多方面的因素影响；在低充型速度和低真空度的条件下，液态镁合金在真空低压消失模铸造过程中的充型形貌均呈现以内浇道为中心的拱形层状推进流动，如充型速度加快金属液流动前沿拱形形貌更加突出。而真空度增加会出现明显的“附壁效应”；与重力消失模铸造比较，真空低压消失模铸造镁合金铸件凝固更呈现“同时凝固”特征；由于快速充型、压力下凝固，镁合金真空低压消失模铸造零件的铸态抗拉强度（σh=180．8MPa）、屈服强度（σ0.2=113．2MPa）、伸长率（δ=4．4％），高于重力消失模铸造、树脂砂空型铸造的铸态性能，达到了金属型铸造的铸态性能，经热处理达到了压铸镁合金的性能范围。浇注实践表明，真空低压消失模铸造对液态镁合金，具有良好的抗氧化保护能力、优良的浇注充型性能和力学性能，可铸造出高精度的、薄壁复杂的镁合金消失模铸件，是一种极有潜力和优势的镁（铝）合金精密铸造技术。     

低碳合金钢铸件消失模铸造技术研究与应用

运用计算机辅助三维设计、计算机辅助凝固过程数值模拟和计算机辅助数控编程制造CAD/CAE/CAM一体化技术手段,通过优化设计产品模型结构、铸造工艺参数、产品模具工装结构、浇冒口工艺系统以及模具型腔数控加工的刀具定位源文件,研究开发了货运列车低碳合金钢零部件转8A型承载鞍消失模铸件产品.与普通砂型铸造相比,其铸件单体重量减轻了3kg,铸件重量精度达到MT7级,铸件尺寸精度达到CT8级,铸造工艺出品率达到65%;本文也对大批量产生过程中容易出现的铸造缺陷进行了分析并提出了解决的办法.     

半固态加工技术制备金属合金粉末

采用自制半固态搅拌装置研究了Sn．15Pb（质量分数，％下同）合金在搅拌条件下固相分数大于0．6时的连续冷却凝固行为。组织分析结果表明：当搅拌停止温度在合金固相线温度附近时，所获半固态组织出现非常明显的液固两相分离现象，且所获固相组织为分散的类球状颗粒。利用此现象，获得了一种新型金属合金粉末制备方法一半固态金属合金粉末制备法。采用该方法可以实现粉末颗粒内部无夹杂、无孔洞，外部裹有低熔点共晶薄膜。颗粒为以单晶方式生长的金属合金粉末。     

Design of a new hot tearing test apparatus and modification of its operation

This study introduces a new apparatus for quantitative assessment of hot tearing tendency in casting alloys. In this method, molten metal is cast in a T-shaped mold cavity. Each arm of the T-shaped casting is hooked onto a rigid flask which restrains its free contraction during solidification. One of the hooks connects to a load cell which enables the real-time measurement of the contraction load during the solidification process as well as the load-time curve of each experiment. Temperature-time curves are also plotted using K-type thermocouples placed in the casting hot spot and connected to a data-acquisition system. Through the use of this set up, it is possible to estimate the solid fraction at which hot tearing occurs. Experiments were conducted with Al-9 %Si alloy to investigate the accuracy of the apparatus and modify its operation. The influence of the mold thermal gradient on the load-time curve and the hot tearing severity were investigated. Microscopic study of the observed hot tear regions was also performed to characterize the hot tearing characteristics.     

YL112铝合金压铸充型凝固过程的数值模拟

简要介绍充型凝固过程数值模拟的实际意义，分析了充型凝固过程数值模拟的特点，利用建立的数学模型对YL112铝合金压铸件进行了模拟。通过对模拟结果的分析，预测了铸件在充型凝固过程中可能形成的缺陷，基本上与实际相符，并对现行的工艺方案提出了一些改进措施。