卫星角框件伪半固态触变成形及初步实验研究

在粉末冶金的基础上,结合半固态金属加工技术和21世纪陶瓷基复合材料成形的发展方向,提出陶瓷基复合材料伪半固态触变成形工艺。并且对Alp/SiCp不同体积分数混合得到的复合材料应用该工艺制备出卫星角框架制件。通过金相分析、拉伸等试验方法验证该工艺的可行性。结果表明,该工艺成形的零件微观组织比较均匀,硬度比较高。为陶瓷复合材料以及高熔点材料在更多领域中的应用起到推进作用,同时为该工艺的进一步的研究奠定了基础。     

Friction stir processing of thixoformed AZ91D magnesium alloy and fabrication of Al-rich surface

The microstructural evolution characteristics of thermo-mechanically affected zone were investigated during friction stir processing (FSP) of the thixoformed AZ91D alloy. Simultaneously, an Al-rich surface layer was prepared by combination of Al powder using FSP method. The results indicate that the dynamic recrystallization and mechanical separation (including splitting and fracture of the primary grains) are the main mechanisms of grain refinement. For the thixoformed alloy, the operation efficiency of these mechanisms is less than that of the permanent mould casting AZ91D alloy, thus its microstructural evolution is relatively slow and the resulting grain size is relatively large. These are attributed to the differences in their original microstructures. The Al-rich surface layer can obviously improve the corrosion resistance in NaCl aqueous solution. A proper solution heat treatment (at 415 ℃ for 1 h) can further increase the corrosion resistance. In order to improve corrosion resistance, increasing the amount and improving the distribution uniformity of the Al-rich phase are more effective than increasing the Al solubility in the matrix.     

Microstructure and mechanical properties of A356 thixoformed alloys in comparison with gravity cast ones using new criterion

The effect of thixoforming process on morphologies of silicon particles that affect fracture mode of A356 alloy was investigated. Microstructure and fracture surfaces of thixoformed samples were investigated by image analyzing technique and scanning electron microscopy. A new combination parameter, called silicon density ratio (SDR) index, was introduced. SDR index approximates the collective effects of morphological characteristics of silicon particles on microstructure transparency of alloy in crossing the dislocation. It is suggested that samples with lower SDR index have superior mechanical properties, especially elongation, and consequently intergranular fracture mode. On the contrary, samples with higher SDR index have inferior mechanical properties and fracture path tends to propagate along the cell boundaries leading to transgranular fracture.     

新型倾斜板技术制备半固态AlSi6Mg2合金及触变成形

采用自制的波浪型倾斜板技术装置，对制备半固态AlSi6Mg2合金坯料及触变成形进行研究。结果表明，采用波浪型的倾斜板可制备组织性能优良的半固态合金坯料，坯料由细小的球形晶和少量玫瑰晶组成。在本试验条件下，制备AlSi6Mg2半固态坯料的浇注温度范围为660～680℃。在坯料二次加热温度为597℃，保温90min，模具预热温度为400℃，保温120min的试验条件下，可得到表面光洁、组织优良的成品制件。触变压铸时，液相流动成为主要的变形方式，制品上部由于液相偏聚，对应的硬度较低，下部由于固相的微塑性变形，对应的硬度较高。     

新型半固态加工专用铝合金的成分设计

采用合金热力学计算方法对Al-Si—Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计，并进行了实验验证研究。结果表明：采用国际通用的ThermoCalc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计，计算结果与实验结果具有较好地一致性；优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能，连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高，坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化；通过优化工艺，最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的最佳工艺参数和外观完粘、性能优良的半同态压铸件．为半固态触变成形的工业应用打好了基础。     

近液相线法铸造非枝晶A356合金组织与成形性能

用近液相线半连续铸造法制备出具有等轴晶粒的半固态A356合金坯料，合适的铸造工艺为铸造温度615℃，保温20min,铸造温度120mm/min，冷却水流量0.086m^3/min，在电阻炉加热的条件下，半固态A356合金坯料的重熔加热温度场均匀，合适的加热温度为580-590℃，在模具温度400-600℃的条件下，触变成形汽车发动机用轴瓦盖热处理后的σ值达到290.2MPa，δ5达到12.9%。     

触变成型镁合金AZ91D在NaCl水溶液中的腐蚀行为

用失重法、金相显微镜和扫描电镜（SEM）研究了金属型铸造镁合金AZ91D和触变成型镁合金AZ91D在3．5％NaCl水溶液中的腐蚀行为与组织之间的关系。结果显示：触变成型镁合金的耐蚀性高于金属型铸造镁合金是因为微观组织的不同所致。在腐蚀初期，触变成型镁合金内层试样腐蚀速率高于表层试样，这是由于表层组织中的卢相含量高于内层组织；随腐蚀进行，腐蚀速率基本一致腐蚀主要发生在阳极（共晶α相和α相）区域，卢相作为电偶腐蚀的阴极。电偶对的腐蚀电位、相对位置和面积比是影响触变成型镁合金腐蚀速率的主要因素。     

镁合金汽车轮毂半固态触变成形的刚-粘塑性有限元分析

镁及镁合金由于具有比重低、较高的比强度和比刚度、优良的电磁屏蔽性和阻尼性能等优点,日益受到人们的关注,作为结构和功能元件已越来越多的应用于汽车、电子等行业。采用半固态方法生产的镁及镁合金零部件,可以大大降低或消除通常压铸方法产生的气孔或疏松。采用Gleeble-1500热模拟机,对半固态AZ91D镁合金进行大量、系统的单向压缩试验,以此研究AZ91D镁合金在半固态温度区间的变形力学行为,建立AZ91D合金不同温度、应变和应变速率下的粘塑性本构关系,在此基础上采用DEFORM-3D商用软件模拟镁合金轮毂触变成形过程,得到触变成形过程流动和应力-应变场以及他们之间的关系。上述工作为镁合金半固态触变成形过程的实际应用和零件质量的提高打下基础。     

半固态镁合金触变成形技术

论述了镁及镁合金的特性、工艺特点，阐述了半固态镁合金触变成形的关键技术及其计算机数值模拟的最新进展，着重从非枝晶坯料的制备、二次加热重熔、半固态镁合金的触变成形及其计算机数值模拟等四个方面介绍了镁合金半固态成形技术目前的研究与应用现状，并且介绍了当今国内外利用电磁搅拌法和应变诱发熔体激活法SIMA(strain—Induced Melt Activation)制备半固态镁合金非枝晶组织转变过程的最新成果展望了半固态镁台金触变成形技术的发展前景．     

过共晶Al-Si合金半固态触变成形本构方程

通过对过共晶Al-20Si-3Fe-1Mn-4Cu-1Mg合金进行半固态单向压缩热模拟试验,研究变形温度为833 K、853 K 、873 K,应变速率为0.1 s–1、0.01 s–1、0.001 s–1的半固态触变成形行为。试验结果表明,变形抗力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。对试验得到的真实应力应变曲线进行分析,提出将不同真应变范围的半固态触变成形过程划分为类弹性变形、应变硬化和流变-黏塑性变形阶段的新方法,并分阶段建立半固态触变本构方程,采用多元回归得到各阶段的本构方程表达式。所建半固态触变本构方程与试验曲线的比较结果表明,大多数相关系数均在0.95以上,相伴概率均小于0.001,说明根据所建本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验曲线吻合良好,所建本构方程有意义且具有较高的精度,能够体现出该合金半固态触变过程变形行为,可以将其应用于过共晶Al-20Si-3Fe-1Mn-4Cu-1Mg合金半固态触变成形过程的数值模拟。