新型倾斜板技术制备半固态铝合金坯料和浆料

采用自行设计的波浪型倾斜板,在斜板冷却条件下制备了组织和触变性能优良的半固态合金坯料。而在斜板加热条件下制备出了组织优良的半固态合金浆料。在采用波浪型的倾斜板制备半固态合金过程中,在熔体爆发形核与枝晶破碎的共同作用下,形成了细小球形的半固态合金组织,浇注温度、冷却强度、斜板倾角和斜板表面材质是影响半固态合金组织的主要因素。得出了本试验条件下制备AlMg3合金半固态坯料的浇注温度范围为660~690℃;制备AlSi6Mg2合金半固态坯料的浇注温度范围为660~680℃;制备AlSi6Mg2半固态合金浆料的合理工艺条件为:斜板预热温度为300℃时,合金浇注温度为680℃。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料的可靠性、磨损形态及其切削耐用度

研究了Al2O3和Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料的Weibull分布、磨损形态及其切削耐用度。用一元线性回归方法确定Al2O3/ZrO2(Y2O3)刀具的耐用度参数,分析切削条件对Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料寿命的影响。结果表明:Al2O3和含2%(摩尔分数)及3%Y2O3的ZrO2/Al2O3(Al2O3/ZrO2(2Y)及Al2O3/ZrO2(3Y))复合刀具材料Weibull模数的m值分别是5.6、10.2和11.7,说明Al2O3/ZrO2(3Y)陶瓷的可靠性最优;Al2O3/ZrO2(3Y)复合刀具切削40CrMoNiA合金钢的磨损形态主要来自磨粒磨损和粘结磨损,耐用度参数vc、f、ap的指数值分别为1.3、1.69和0.66,陶瓷刀具更适合高速切削,最大影响因素是进给量(f),在最佳切削条件下(vc=140 m/min,ap=0.5 mm和f=0.3 mm/r)切削耐用度为3 h。     

叠轧深变形制备的超细晶Al-1%Mg合金组织与热稳定性

在叠轧等效应变为4.0的条件下得到了平均晶粒为0.5μm的Al-1%Mg合金超细晶组织;在平面深变形条件下,形成了含有大量位错的亚晶组织,大角度晶界是由于几何深变形而形成的;在热作用下,合金位错密度降低,亚晶减少,晶粒变大,在退火温度高于200℃时晶粒变化明显,低于200℃,晶粒生长比较缓慢;随着退火温度的升高,合金组织发生静态回复与静态再结晶过程,静态回复是通过位错的滑移和攀移而进行的。合金在300℃已经发生了明显的再结晶,这种再结晶是通过亚晶合并而进行的。     

AZ61镁合金连续流变成形过程的组织演化行为

采用自行设计的连续流变挤压成形设备成功制备出声10mm的AZ61镁合金线材。合金从辊靴型腔人口到出口的过程中，受到轧辊的剪切作用，枝晶臂不断受到剪切破碎，合金从浇注口到挤压区，逐渐由发达的枝晶状组织演化为细小的破碎晶、等轴晶和球形晶。在挤压成形时，中心部位固相变形小，边部大，在圆弧流动区产生了优良的超细晶组织。在合理的技术条件下，制备的AZ61合金线材断面组织优良，呈现两相塑性流动的特征。     

半固态挤压铸造A356合金在热处理过程中的组织和性能演化

半固态挤压铸造的A356合金首先在540℃下进行固溶处理,随着固溶温度升高,Mg和Si原子逐渐溶解于基体中,并产生了固溶强化作用。抗拉强度、延伸率和硬度在固溶6 h达到峰值,之后合金力学性能随固溶时间延长而下降。在固溶处理之后合金在180℃下进行了不同时间的时效处理。随着时效时间延长,Mg₂Si相逐渐在基体中析出,析出相显著球化细化,尺寸约为2μm。经过对合金组织和力学性能的分析,半固态挤压铸造A356合金的最佳热处理制度为:540℃固溶6h,180℃时效4h。经过固溶和时效处理后的合金抗拉强度达到336 MPa,延伸率达到6.9%,硬度达到1240 MPa,相较于热处理前的性能提升了106.7%。     

流变铸造AZ91-Sn合金的组织演化、拉伸行为及磨损性能

研究了不同Sn含量流变铸造AZ91合金的组织演化、拉伸行为及磨损性能。结果表明：Sn的合金化改变了Al在镁基体中的固溶度,并且显著细化了微观组织。加入0.8%（质量分数,下同）的Sn后,合金平均晶粒尺寸从105.0 μm降至42.1 μm。高熔点的金属间化合物为析出相提供了异质形核点,这些弥散析出的第二相在流变凝固过程中有效地细化了镁基体。弥散分布的第二相抑制了枝晶组织生长,从而进一步提升了合金的力学性能。随着Sn含量的增加,合金磨损率显著降低,磨粒磨损逐渐消失。3.0%Sn合金化的流变铸造AZ91合金具有最高的抗拉伸强度以及最好的耐磨损性能。     

半固态挤压铸造Al-Si-Mg-Fe合金的组织与性能

采用剪切、振动耦合亚快速凝固制浆技术获得Al-Si-Mg-Fe合金半固态浆料,并通过优化挤压铸造工艺参数,制备出高性能挤压铸件。研究了浇注温度和挤压压力对半固态挤压铸件组织与力学性能的影响。结果表明,随着浇注温度从690℃降低至670℃,初生α-Al晶粒直径减小,形状因子增加,孔隙率降低,铸件的力学性能明显提高;随着挤压压力从100 MPa增至120 MPa,初生α-Al晶粒变得细小、圆整,铸件的力学性能提升明显,进一步增加挤压压力至140 MPa时,铸件组织和力学性能的变化不明显。T6热处理后,铸件的力学性能得到进一步提高。     

SiC对流变轧制Mg-3Sn-1Mn-xSiC复合材料组织性能的影响

利用剪切/搅拌与流变轧制制备了Mg-3Sn-1Mn-xSiC(质量分数/%)复合板材,研究了SiC对流变轧制Mg-3Sn-1Mn-xSiC复合材料组织性能的影响.结果表明:经过活化处理的SiC颗粒在Mg-3Sn-1Mn-xSiC复合材料内部分布较均匀;SiC颗粒可促进Mg-3Sn-1Mn-xSiC复合材料在凝固过程中Mg2Sn相异质形核,Mg2Sn相在SiC颗粒表面形核长大;同时,SiC颗粒可促进Mg-3Sn-1Mn-xSiC复合材料在凝固过程中α-Mg晶粒的细化与球化,随着SiC含量增加,α-Mg晶粒平均直径和圆度逐渐减小.制备的Mg-3Sn-1Mn-10SiC复合板材抗拉强度和伸长率分别达到242±4MPa和7.6±0.3%,比相同条件下制备的Mg-3Sn-1Mn合金板材的抗拉强度和伸长率分别提高了38%和36%.     

WSP流变铸造与球化处理对Al-18%Si-5%Fe合金组织和性能的影响

提出了波浪形倾斜板流变铸造(WSP)装置制备过共晶Al-Si-Fe合金的方法,对Al-18%Si-5%Fe合金流变铸造与球化处理进行研究。结果表明,WSP流变铸造可以明显改善合金中初晶硅、Al18Si10Fe5和Al8Si2Fe相的形貌。随着浇注温度降低,各相趋于细化和球化。WSP流变铸造过程中合金组织的形成源于3种机制:结晶雨带来的晶核增殖,斜板强冷却作用下晶体抑制生长和流动剪切作用下晶体破碎。WSP流变铸造与球化处理进一步改善Al-18%Si-5%Fe合金组织,合金维氏硬度达到87.5。在干摩擦条件下Al-18%Si-5%Fe合金的磨损率达到5.4 mg/h。     

Mg-3Sn-1Mn合金连续流变成形组织形成机理

利用连续流变成形实验机制备断面为5 mm×50 mm的Mg-3Sn-1Mn镁合金型材,研究辊靴型腔中的合金组织及其形成机理。结果表明:合金熔体首先在轧辊和靴子表面异质形核。当轧辊表面比较粗糙时,合金在轧辊表面异质形核能力较强,利于枝晶的形成;在轧辊剪切/冷却作用下,枝晶发生破碎形成自由晶,枝晶破碎主要由枝晶臂剪切断裂机制和枝晶臂熔断机制引起;自由晶在生长过程中,由于合金熔体内部的层流剪切作用,自由晶进一步被破碎,晶粒周围溶质分布趋于均匀,其散热择优方向也不明显,沿各个方向生长机会均等,晶粒以球状晶或等轴晶形式长大。