制浆-成形分离式铝合金变成形技术

采用自主研制的双向多级速电磁搅拌装置、浆料转移工具和涂料、阶梯板流变性能试件和半固态合金压铸模具,开发出一种半固态合金浆料制备系统与工件成形系统分离的铝合金流变成形技术.结果表明:该技术可在20～25 s内制备出形状因子为0.85左右,晶粒尺寸为70～80 μm(空冷尺寸)的A356合金半固态浆料,实现制浆设备与成形设备"一对一"配套;可在浆料温度下降不超过3℃的情况下,实现合金浆料从制备系统到压铸机压室的平稳输送:试件的抗拉强度和伸长率分别比液态压铸提高11.6%～18.2%和42.5%～50%;该流变成形技术与传统的成形技术衔接简便.     

强制对流流变成形制备7075铝合金半固态浆料及其数值模拟(英文)

采用自主研发的强制对流流变装置,研究搅拌速度对7075铝合金半固态组织的影响规律。实验结果表明,随着搅拌速度的增加,半固态组织的晶粒尺寸减小,形状因子及粒子数增加。同时,对强制对流流变成形浆料制备过程进行数值模拟,研究熔体在筒体内的流动规律和搅拌速度对合金熔体温度场和固相率的影响。模拟结果表明,合金熔体在FCR筒体内存在复杂的对流运动,熔体对流极大地改变了合金熔体温度场和固相率的分布。增加对流强度有利于减小合金熔体的过冷度梯度和改善初生晶粒的分布。     

流变成形浆料制备技术发展动向及其对策

提出了流变成形对半固态浆料的质量要求，归纳了与流变成形相应的半固态浆料制备新工艺。指出半固态金属流变成形的关键技术为如何快速获得理想的等轴非枝晶半固态组织，固相率、晶粒形状、晶粒尺寸和粘合度是表征半固态浆料的主要指标。介绍了低转速输送管控制浇注制备半固态浆料的新工艺，半固态组织的主要指标可达到：①形状因子1．08～1．36；②固相率20％～60％；③晶粒平均直径40～100／μm；④固相体积粘合度小于0．22。介绍了等轴非枝晶形成机理的研究现状，指出微观组织数值模拟技术是研究等轴非枝晶形成机理的新趋势、新思路，采用元胞自动机模拟技术对其进行了初步研究。     

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.     

半固态合金流变成形技术的研究现状与发展

系统总结了半固态合金流变成形技术的研究进展和工业应用现状.按照半固态浆料的制备方法及制浆与成形之间的关系,分别介绍了机械搅拌式流变铸造、电磁搅拌式流变射铸、倾斜板浇注式流变铸造、液相线铸造(模锻)和Semi-Solid Rheocasting(SSRTM)技术的成形原理、技术特点、设备结构和工业应用现状,分析了其发展前景.     

铝合金流变成形标准试样的压铸模设计

根据铝合金半固态浆料的充型特点，为防止出现卷气、夹杂和充型不完整等常见缺陷，设计了一套铝合金流变成形标准试样的压铸模具。用该模具成形的试样可用于铝合金流变成形工艺、组织与性能的研究。     

流变模锻A356铝合金的显微组织和力学性能

采用机械搅拌法制备A356合金半固态浆料,在200 t油压机上进行流变模锻成形,研究了流变模锻试样热处理前后的组织和力学性能.结果表明:流变模锻试样组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成;热处理前试样抗拉强度为261.7 MPa,伸长率为4.1％;经T6热处理后,试样抗拉强度为347.8 MPa,提高了32.9％...     

半固态A356合金的流变压铸充填性与组织分布

试验研究了压射比压和压射速度对半固态A356铝合金流变压铸充填性的影响。试验结果表明：压射比压和试片的壁厚对新型方法制备的半固态A356合金浆料的充填性影响较大，试片壁厚越大，压射比压越大，型腔越容易充满；为了保证充满型腔，对于10mm的试片，压射比压应≥15MPa，而对于5mm的试片，压射比压应≥20MPa。压射速度对半固态L356合金浆料充填性也具有较大的影响，较高的压射速度有利于半固态A356铝合金浆料的充填；为了保证充满型腔，对于10mm，的试片，压射速度应≥0．384m／s，而对于5mm的试片，压射速度应≥1．152m／s。流变压铸试片的组织分布很均匀，利于获得高质量的半固态A356合金压铸件.     

锥桶式流变成形机制备A356铝合金半固态浆料的研究

采用自主研发的锥桶式流变成形机(TBR),研究了浇注温度、内锥桶转速及剪切温度对A356铝合金半固态组织的影响规律。结果表明,适当降低浇注温度、提高内锥桶转速或降低剪切温度,均有利于获得初生相颗粒细小、圆整、分布均匀的半固态组织;当浇注温度为660℃、内锥桶转速为500r/min、剪切温度为590℃时,获得了理想的半固态浆料,其初生固相颗粒平均直径为41μm,形状因子为0.89;半固态组织的形成受到枝晶破碎和枝晶抑制生长两方面因素的共同影响。     

喷射成形A356铝合金组织及力学性能的研究

采用自行开发的控制往复喷射成形专利技术,以产业化规模制备了铝合金锭坯,研究了对传统铸造A356铝合金的组织及其力学性能的影响.结果表明:喷射成形态合金组织均匀,致密度达到95.8%;挤压态合金中均匀分布大量细小Si颗粒;固溶温度为540℃,时效温度为160℃,时效10 h时硬度达到峰值,继续延长时效时间对硬度值影响甚微;经过固溶时效处理的A356铝合金常温抗拉强度σb=337 MPa,屈服强度σ0.2=281 MPa,伸长率δ5=18.3%,分别提高21.2%,35.7%,205%.     

A356合金流变压铸成型试验研究

采用自行设计的台阶板流变性能试件和半固态合金压铸模具,对A356合金的制浆-成形分离式流变压铸技术进行了试验研究。结果表明,选用适当的坩埚结构和涂料配方,采用搅拌坩埚直接输送半固态合金浆料,可简便快速地实现合金浆料从制备系统到成形系统的转移,从而实现二者的分离;在优化后的流变压铸工艺(增压压力180MPa,模具温度200～220℃)下,试件的抗拉强度和断后伸长率(Rm=280～310MPa,A=12%～15%)分别比液态压铸提高11.6%～18.2%和42.5%～50%;在适当的压铸工艺下,流变压铸充型过程平稳,不易发生紊流,试样的内部组织致密,且具有一定的热处理强化潜力。     

Taper barrel rheomoulding process for semi-solid slurry preparation and microstructure evolution of A356 aluminum alloy

The self-developed taper barrel rheomoulding (TBR) machine for light alloy semi-solid slurry preparation was introduced. The semi-solid slurry was obtained from the intense shearing turbulence of the alloy melt in the cause of solidification, which was further caused by the relative rotation of the internal and external taper barrel whose surface contained wale and groove. The heat transmission model of TBR process, the flow rules and the shearing model of the alloy melt were deduced. Taking A365 as experimental material, the microstructure evolution rules under different slurry preparation processes were analyzed. The results show that decreasing the pouring temperature of A365 alloy melt properly or increasing the shearing rate helps to obtain ideal semi-solid microstructure with the primary particle size of about 70 μm and the shape factor of above 0.8.     

Effect of pouring temperature on semi-solid slurry of A356 Al alloy prepared by weak electromagnetic stirring

The semi-solid slurry of A356 Al alloy was manufactured by low superheat pouring and weak electromagnetic stirring. The effects of pouring temperature on the slurry manufactured by weak electromagnetic stirring were researched. The results indicate that it is feasible to manufacture the slurry with particle-like primary phases by low superheat pouring and weak electromagnetic stirring, and there is an important effect of the pouring temperature （superheat temperature） on the morphology and the size of primary α -Al in A356 Al alloy. By the action of suitable weak electromagnetic stirring, increasing pouring temperature to put low superheat pouring in practice is capable of obtaining semi-solid slurry of A356 Al alloy with particle-like primary phase. Compared with the samples made only by low superheat pouring without stirring, raising pouting temperature by 15-35℃ above the liquidus temperature under condition of weak electromagnetic stirring can ensure the same grain size and morphology of the primary phase.     

A356.2合金半固态浆料的在线制备技术

利用自行研制的双向多级速电磁搅拌装置,研究“熔体处理 双向电磁搅拌”半固态浆料复合制备技术。结果表明:该技术制备浆料效率较高,可实现A356.2合金半固态浆料的在线制备。在冷速较快的情况下,降低浇注温度可以大大缩短半固态浆料的制备时间;在冷却速度较快、搅拌速度较低的情况下,提高搅拌频率不但有助于改善晶粒形貌,而且具有相当的晶粒细化作用。选取如下技术参数:加入0.03%Ti(Al-5Ti-B)(质量分数)和0.04%Sr(Al-10Sr)进行熔体处理、正反无间歇双向搅拌、浇注温度640℃、搅拌频率25~30 Hz、输出电压220 V、单向搅拌时间5 s、搅拌时间67 s,可获得形状系数大于0.8、初生晶粒尺寸在80~90μm之间的A356.2半固态浆料。     

椭圆旋扭管反复凝熔法制备半固态A356铝合金浆料

采用椭圆旋扭管反复凝熔法制备半固态A356铝合金浆料。结果表明:椭圆旋钮管反复凝熔技术具有旋扭强制对流促进初生晶核游离、自搅拌加强熔体剪切、反复凝熔促进形核的作用,可使初生α晶核演变为球形或近球形晶粒。椭圆管长短轴比、旋扭强度以及凝熔频率对半固态浆料的微观组织有显著影响。随着长短轴比、旋扭强度和凝熔频率的增大,晶粒细化和圆整效果显著提高;但长短轴比过大,容易堵塞流道;当旋扭强度超过13.5(°)/cm时,晶粒细化和圆整效果没有明显提高;当凝熔频率超过40μm-1时,晶粒细化作用不再增强,圆整度反而降低。在椭圆长短轴比为1.8-1、旋扭强度为13.5(°)/cm、凝熔频率为40μm-1的条件下可制得晶粒直径细小、形状圆整的半固态浆料。     

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。     

铝合金半固态加工技术应用

对于垂直式电磁搅拌器 ,提高搅拌效率的最有效措施是减少漏磁通。对于通常的Al Si类合金的半固态加工坯料 ,在足够的搅拌强度下 ,熔体冷却速度控制在 0 .5～ 3.0℃ /s可得到较好的组织。在二次加热时共晶体中的针簇状Si相通过扩散溶解到α相中 ,Si相本身变成细小颗粒 ,初生α相在共晶熔化后才开始球化。对于AlSi9Cu3合金 ,其共晶相在二次加热熔化后重新凝固时 ,Si相呈细小颗粒析出 ;对于A357合金 ,仍然生成针簇状组织。与常规压铸相比 ,半固态压铸内浇道厚度要增加 2～ 3mm ,压射比压要高 5～ 2 0MPa,才能保证充型完好。