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%.     

LZ63和LZ113合金板材室温力学性能与显微组织演变

采用熔铸、均匀化、热轧和冷轧方法制备了新型Mg-6Li-3Zn和Mg-11Li-3Zn合金板材.研究了合金的室温力学行为、热轧组织与热轧脱锂现象.两种合金的室温抗拉强度和拉断真应变分别为208MPa,0.13和170 MPa,0.375.真应力-真应变曲线表明Mg-6Li-3Zn合金室温变形发生加工硬化,而Mg-11Li-3Zn合金室温变形发生加工软化.Mg-11Li-3Zn合金中β相室温处于回复温度、β相层错能低和β相中Li原子的快速扩散降低了位错的产生速度是该合金加工软化的原因.热轧组织由带状晶粒组成.显微组织研究发现Mg-11Li-3Zn合金573 K热轧过程中发生严重的"脱锂"现象和出现大量α相现象.脱锂是锂原子扩散速度极快造成的.脱锂造成α相增多,β相减少.     

半固态合金强流变轧制单位轧制压力分布的数学模型和理论研究

建立了半固态合金强流变轧制过程封闭矩形孔型中单位轧制压力分布的数学模型,并以AZ91D镁合金为例,通过计算研究了轧制带材厚度,带材宽度和轧辊半径对单位轧制压力分布的影响规律.结果表明,强流变轧制带材的厚度越小,宽度越窄,单位轧制压力峰值越大,平均单位轧制压力也越大;随着带材厚度减小,单位轧制压力峰值向出口移动,而随着带...     

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。     

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。     

新型倾斜板技术制备A2017半固态合金

采用新型的波浪型倾斜板技术,对制备半固态A2017合金进行了研究.熔融的合金在倾斜的波浪型冷却板表面非均匀形核,并在流动与碰撞剪切的条件下生长,逐渐从粗大的等轴晶网络演化为细小的近球形晶.通过试验发现,在浇注温度为720 ℃、倾角为45°的条件下,选用长度为400～500 mm有间隔波浪的室温倾斜板可获得细小均匀的合金组织.坯料在二次加热温度为625 ℃、保温时间为60 min的条件下,球化理想,适合于触变成形.     

新型倾斜式冷却技术三维数值模拟

自行设计制造了改进的倾斜式冷却技术试验装置,用来制备半固态A1-3%Mg合金坯料.建立了模拟制备半固态A1-3%Mg合金三维分析模型.结果表明:冷却斜板的倾角对合金温度场与速度场分布具有明显影响,出口温度与速度随斜板倾角增大而增大,合金温度沿合金中心线从浇口到出口基本成线性逐渐降低.合金出口温度随着浇注温度的提高而明显升高.为制备具有良好质量的半固态A1-3%Mg合金坯料,倾角θ=45°较合理,浇注温度控制在650℃-660℃的温度范围,不能高于700℃.