半固态加工技术的进展及我国应对措施

半固态金属成形技术具有高效、节能、近终形生产和成形件性能高等许多优点，被专家们称为21世纪最具前景的加工方法。本文介绍了半固态金属成形的成形工艺、坯料制备工艺、微观组织、数值模拟状况及国内外研究应用情况，展望了半固态金属 的前景，提出了我国的应对措施，     

近液相线铸造过程中近球形α相的形成机理

为从理论上弄清近液相线半连续铸造过程中铝合金半固态组织形成的基本规律和机制,研究了浇注温度、铸造速度和冷却强度等工艺参数对6061合金初生α相演变的影响,根据金相检测和多尺度计算机模拟结果,分析了近球形α相的形成机理.实验发现,在浇注温度为657℃、铸造速度为150 mm/min、冷却水流量为0.05 m3/min时可...     

冰晶石基熔融电解质中SiO_2的电化学还原

以钨丝为工作电极研究了冰晶石基熔融盐中SiO_2的电化学还原。根据循环伏安法和计时电位法的测定结果,硅的沉积机理为包含前置均相化学反应的4电子可逆传递过程。     

不同催化剂对半石墨化炭块电阻率的影响

以针状焦、改质沥青为原料,选取Fe、Si-Fe、Pr_6O_(11)及Ti-RE 4种催化剂,在2 400℃的热处理温度下制备低电阻率半石墨化炭块。对得到的石墨样品进行电阻率的测定,利用X射线衍射研究试样晶体结构参数,并采用扫描电子显微镜观察其微观结构。分析结果表明:4种催化剂均可有效地提高炭块石墨化度,降低电阻率;Pr_6O_(11)催化效果最好,在添加质量分数为3%时,得到最低电阻率12.22μΩ·m,比空白样降低了1/5以上。     

近液相线半连续铸造A356铝合金显微组织

采用近液相线半连续铸造法制备铸造A356铝合金，获得金属半固态加工要求的细小，等轴的“非枝晶”组织，研究了铸造温度、保温时间及冷却速度对该组织的影响规律。结果表明，在液相线附近，降低铸造温度，有利于减小晶粒尺寸；晶粒平均等积圆直径最小可达42．6μm，初始固相体积分数最多可达98．4％，同一温度下，晶粒尺寸随保温时间的延长而粗化；冷却速度快，晶粒尺寸细小；同一铸锭，其中心部位的组织比边缘部位的组织粗大，且分布均匀、等轴特征明显。     

磁场强度对半连铸铝合金液穴形状及凝固组织的影响

对不同强度低频交变电磁场作用下，CREM法半连铸7075铝合金过程中液穴形状，表面质量及微观组织的变化规律进行了实验研究，并对电磁场作用下，合金铸锭裂纹的消除机制进行了理论分析，结果表明：随着磁场强度增大，弯液面曲率半径及熔与结晶器接触高度减小，初凝壳形成位置点降低，液穴深度变浅，铸锭表面质量提高，铸锭中近球形组织增加，蔷薇形组织减少，整体组织变得更加细小和均匀，开裂现象得到消除。     

电磁振荡法半连铸7075合金的微观组织及溶质元素分布

研究了电磁振荡对7075铝合金半连续铸锭微观组织及溶质元素宏观和微观分布的作用规律。研究结果表明：存在一个最佳电磁场频率范围10～30Hz，在此范围内，随着交变磁场感应线圈电流增大，铸锭中近球形组织增多，蔷薇形组织减少，晶粒尺寸变得更加细小和均匀；同时，溶质元素晶内含量显著增加，宏观偏析现象在很大程度上得到了抑制和消除；此外，电磁振荡使得液穴内部结晶核心增加，温度场和含量场更趋均匀，初凝壳高度和液穴深度降低，溶质元素分配系数增大和结晶区间变小，对枝晶生长的抑制作用加强，从而促进了电磁振荡法半连续铸锭中非枝晶组织的形成和溶质元素的强制固溶，并且抑制了宏观偏析。     

AlSi7MgBe合金半固态坯料制备及其触变成形

采用近液相线半连续铸造技术制备AlSi7MgBe合金半固态坯料,研究制坯工艺以及二次加热温度和保温时间对半固态浆料微观组织的影响,通过组织与性能分析对AlSi7MgBe合金的半固态触变成形性进行了研究．研究结果表明,AlSi7MgBe合金采用近液相线半连续铸造,坯料具有均匀、细小的蔷薇状组织．当二次加热温度为595℃,保温15min时,能够得到适合于进行半固态触变成形的球化组织．对近液相线半连续铸造AlSi7MgBe合金坯料进行半固态触变成形,可以获得轮廓清晰、组织致密的成形件,成形件的组织与性能得到改善,与液态模锻工艺相比,硬度提高20％．     

ZL201合金的半固态成形组织和力学性能

制备ZL201合金半固态坯料、将其二次加热、触变模锻成形以及成形件热处理,研究了工艺条件对成形件的组织和力学性能的影响.结果表明:采用近液相线半连续铸造技术制备的ZL201合金半固态坯料微观组织为大量细小的等轴晶和少量短程枝晶;在适当的工艺条件(在640℃保温5 min,模具温度250～300℃,留模时间10～15 s)下可触变成形出表面光洁的ZL201合金成形件;经过T5处理后,ZL201合金的抗拉强度达到278 MPa,延伸率达到9%,大大高于压铸成形件的性能,其强化相为CuAl2和TiAl3.由于成形速度高,溶体高速充型,造成成形件气孔率高,使ZL201合金半固态压铸成形的组织致密度不如半固态模锻成形件,这是半固态压铸件强度低、模锻件强度高的主要原因.     

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。