铝合金旋转喷吹除气工艺的水模拟实验研究

基于CO2-NaOH体系来模拟实际的铝液净化工艺.首先利用初步正交水模拟试验法确定铝液旋转喷吹净化的最主要影响因素为气流量和旋转头转速;而后得到气流量、喷吹时间以及旋转头转速的二次回归方程,确定了旋转除气净化的最佳工艺参数为转速v=374r/min,气流量q=1.8L/min.     

Melting purification process and refining effect of 5083 Al–Mg alloy

To improve the poor stability of casting process of Al alloy with high Mg content, which leads to poor final product quality, the melting purification process and the influences of the refiner on the microstructure and defect of 5083 alloy were studied. The results show that the optimized process for the rotary impeller degassing of 5083 alloy is as follows: a rotary speed of 250–400 r/min; a gas flow of 1.2–2.0 L/s, a refining time of 10–15 min. This optimized process can reduce the gas content in the solid alloy to 2×10^?3 mL/g or lower. Due to the addition of grain refiner, the cast microstructure of 5083 alloy is refined. The Al–5Ti–1B wire shows the best refining effect among all the refiners. The refining effect is improved with the increase of grain refiner addition amount. And the refinement effects become stable when Ti content reaches 0.1% or higher. The surface crinkling defect of the billet can be easily found in the alloy refined with Al–5Ti–1B wire compared with the alloys refined with other refiners.     

田口设计优化的铝合金旋转叶轮除气技术

利用田口实验优化法配合水模拟实验法设计了铝合金旋转叶轮除气技术.选用L9田口正交表分析旋转叶轮除气技术的3个控制因子,包括转速、气体流量及叶轮设计.研究结果显示,使用水模拟实验法配合田口实验法,可有效的减少设计优化旋转叶轮除气技术的实验数.通过田口实验法,得出旋转叶轮除气技术的最佳参数组合,其中最重要的控制因子为转头的叶轮数目、转速和气体流量,最佳参数分别为6个叶轮片、转速500 rpm及除气气体流量2L/min.     

铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程模拟

采用计算机模拟方法对铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程的温度场以及流场进行分析。结果表明,在转杆内部放置一个导气管,可以显著降低气体温度,从而可以有效地解决旋转喷头由于熔剂因高温变软而堵塞的问题;旋转速度和进气流量对铝合金熔体旋转喷吹除气净化效果具有重要影响,应该根据具体情况选择合适的工艺参数。熔池为方形结构时,气体主要从对角处出去,而远离对角处的体积分数却显著降低,甚至可能发生吸气。     

多相混输泵首级动叶轮轮毂到轮缘气相分布研究

为进一步探究流量和转速对多相混输泵内气相分布规律的影响,基于时均N-S方程和Simple算法,利用FLUENT软件对不同流量和转速下入口含气率为30%时混输泵内三维流态进行仿真。结果表明:流量对首级动叶轮不同截面轮毂处气相分布影响均较大;在进口和出口截面,随着流量的增加含气率增大;在较高转速(2 500、2 950 r/min)时,首级动叶轮不同截面从轮毂到轮缘的含气率变化较大;在不同流量和转速下,首级动叶轮轮缘附近的含气率变化均较大。研究结果可为混输泵性能优化和提高气液输送能力提供参考。     

吹头旋转方式影响铝液精炼效果的水模拟试验

采用水模拟的方法对铝液旋转吹气精炼工艺参数进行了试验研究，模拟分析了旋转方式对两种典型吹头气泡分布及液体表面状态的影响，以及阻流板浸入深度对侧叶片式吹头气泡分布及液体表面状态的影响。将模拟结果应用于生产现场试验表明，吹头正反转方式比吹头单向转方式对铝液的精炼效果更理想。     

高效喷气精炼过程中的机械搅拌

在喷气精炼过程中,气泡的分散和细化是提高精炼效率的必要条件。在水模型实验中应用了单向的偏心搅拌模式来寻找最佳的气泡微细化条件。影响气泡微细化的因素有：搅拌模式、偏心度、搅拌转速、喷嘴结构、喷嘴的浸入深度以及气体流量。气体的喷入方式包括两种,一是从搅拌桨下方的喷嘴中直接喷入,二是从一个位于搅拌桨下方的弯管中喷入。在偏心搅拌模式下,漩涡远离了搅拌桨的轴心,小气泡产生于搅拌桨附近的强湍流或高剪切应力场中,随着机械搅拌产生的宏观流向漩涡方向移动。因此,单向的偏心搅拌模式能促进气泡在溶池内的细化和分散。     

冶金级硅吹Ar-H2O混合气精炼除

通过吹高纯氩气和水蒸汽混合气体的方法除去冶金级硅中的杂质磷。采用自行设计的吹气精炼装置,研究喷嘴类型、精炼时间、精炼温度、精炼气温度、精炼气流速等因素对除磷效果的影响。研究表明：使用侧壁和底部多孔型喷嘴,精炼时间3 h,精炼温度1793 K,精炼气温度373 K,精炼气流速2 L/min作为最优吹气精炼条件时,冶金级硅熔体中的磷元素质量分数由94×10-6降低到11×10-6。表明吹气精炼是一种有效的去除冶金级硅中磷的方法。     

熔化条件和除气工艺对镁熔体含氢量的影响

利用自行开发的镁合金定量测氢仪研究了熔化条件和除气工艺对镁熔体含氢量的影响。研究结果表明,镁熔体中的含氢量随温度的升高而增大;气体保护下熔炼比熔剂保护的效果好,含氢量较低;随保温时间的延长,气体保护下的镁熔体含氢量几乎没变化,而熔剂保护下的含氢量成小幅上升趋势;采用Ar气除气工艺的效果比C2Cl6除气更有效,镁熔体含氢量更低。     

透气砖底吹净化铝熔体的除气效率分析

在线测量了透气砖底吹净化装置的除气效果,从除气动力学方程出发建立了除气效率的计算模型,计算了气泡尺寸,并考虑气体受热膨胀和合泡的影响对其进行了修正.试验结果表明,除气效率随N2流量的增加而增大,当采用N2作为净化气体时,除气效率在40%以内,而采用N2-Cl2混合气体时,除气效率提高约10%.修正后计算得出通过透气砖吹入铝液中的气泡尺寸约为4 mm,除气效率计算值与试验结果较吻合.除气过程中气泡利用效率为50%～70%.从动力学角度分析得出了提高除气效率的主要途径.     

铝合金精炼与变质复合工艺的试验研究

研究了不同精炼处理工艺对铝液精炼效果的影响,分析了精炼工艺对不同变质剂变质效果的影响。结果表明,氩气旋转喷吹技术与盐类精炼复合的精炼工艺,可提高铝液的精炼效果;氩气旋转喷吹精炼与钠盐变质处理同时进行的复合工艺,可降低钠盐变质处理时的吸气倾向;氩气旋转喷吹精炼能减少铝液中锶的烧损,提高Sr的变质效果。     

卧式搅拌釜气液两相流场的参数化研究

基于Fluent软件,采用SST k-ω湍流模型、欧拉-欧拉两相流模型和多重参考系法对卧式搅拌釜气液两相流场进行数值模拟,并采用示踪剂法研究釜内混合过程.结果表明:增大转速或气体流量有利于气相分布更均匀并加快液相的混合.当搅拌转速超过93 r/min时,相对功率消耗基本不变.上叶轮倾斜角的变化对气相分布的影响很小.当倾...     

Microstructure evolution of TiB<Subscript>2</Subscript> particle-reinforced 7075 Al alloy slurry in semisolid state with different holding time

TiB₂ particle-reinforced 7075 Al alloy was synthesized to investigate the effect of TiB₂ particles on microstructure of semisolid 7075 Al alloy slurry. The mean grain size and shape factor of 3 wt% TiB₂/7075 composite could reach 92 μm and 0.64 at 630 °C for 23 min, respectively, and for 6 wt% TiB₂/7075 composite, they are 100 μm and 0.64 at 630 °C for 33 min. The microstructure evolution for TiB₂/7075 composites in semisolid state includes three-stage process. α-Al begins to nucleate and grow up into rosette grains due to a low degree of supercooling at first. Then rosette grains begin to fuse or grow up at different rates. Finally, the dissolution rate and the growth rate of α-Al reach equilibrium.     

硼对Al-20Si合金初晶硅的细化作用

研究了B对过共晶Al-20Si合金中初晶Si的细化作用.结果表明,B对Al-20Si合金中初晶Si具有良好的细化作用.初晶Si尺寸先随B含量的增加而减小,当B含量为0.065%时初晶Si尺寸达到最小,之后,随B含量的增加而增大;添加微量的Ca和Mg可促进B对初晶Si的细化作用;C_2Cl_6精炼除气会削弱B对初晶Si的细化效果.B与Ca、Mg等元素能反应生成可作为Si异质核心的化合物可能是B具有细化初晶Si作用的原因.     

An Investigation into Microstructures and Mechanical Properties of AA7075-T6 during Friction Stir Welding at Relatively High Rotational Speeds

In this study, microstructural changes and mechanical properties during friction stir welding of AA7075-T6 have been investigated. Friction stir welding at relatively high rotational speeds ranging from 1000 to 1400 rpm and longitudinal speeds in the range of 40 to 80 mm/min have been performed and then microstructures and mechanical properties of the weldments have been studied. The results show that the rotational and longitudinal speeds have a significant effect on the microstructures as well as the mechanical behavior of the welded material while a fine grain structure is produced at higher ratio of rotational speed to longitudinal speed. On the other hand, for a given longitudinal speed, it is revealed that there is an optimum rotational speed which gives the highest tensile strength and elongation for the stirred zone.     

铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究

研究了旋转喷吹技术在AZ91镁合金熔体除气净化处理上的应用。采用减压凝固法考察了旋转喷吹的除气净化工艺的净化效果，确定了最佳的除气时间。利用金相显微镜观察了除气前后合金的微观组织。对除气前后的合金，进行了金属型和低压砂型铸造试验浇注，并对其力学性能进行了测试和比较。研究结果表明，经过30min旋转喷吹除气处理后，能快速显著地降低镁合金中的含气量，AZ91合金金属型和低压砂型试样的力学性能都明显地得到提高，特别是合金的伸长率得到大幅度的提高。     

Effect of Gas Bubbling Filtration Treatment on Microporosity Variation in A356 Aluminium Alloy

In the present study,the contribution of the gas bubbling filtration(GBF) process to the microporosity variation,microstructural characteristics and tensile properties of A356 aluminium alloy was investigated.The test specimens were fabricated through gravity casting in terms of the process variables:the degassing time,the impeller rotation and the aperture size of gas inlet hole.The density measurement and scanning electron microscope fractography analyses were conducted to evaluate the variation of the volumetric porosity and fractographic porosity with the GBF process,respectively.The fractographic porosity of the specimens can be minimised under specific GBF conditions in terms of the buoyant velocity and the absorbing capacity of gas bubbles,the inclusion of oxide films,whereas the volumetric porosity can be wholly reduced on the lapse of degassing time.The ultimate tensile strength(UTS) and elongation at optimal conditions were improved to approximately 30 MPa and 1.5%compared with no GBF treatment.Even though an extension of the degassing time and/or excessive stirring action of the melt may induce the inclusion of bifilm oxides and the increase of fractographic porosity,the tensile properties of over-treated specimens were maintained to a level which is similar to those that did not undergo GBF treatment due to the grain refinement accompanying with the GBF process.In addition,the defect susceptibility of UTS and elongation to microporosity variation could be remarkably improved at an optimal GBF condition.     

低碳钢在铝合金熔体中冲蚀磨损的研究

重点研究了在搅拌铸造过程中低碳钢搅拌桨在铝合金 熔体中的冲蚀磨损随时间和转速的变化规律和机理.结果表明：搅拌桨的冲蚀磨损速度随搅拌时间和搅拌速度的增加而增加，但随搅拌时间的增加有一孕育期，低于孕育期，冲蚀磨损速度很小.该孕育期随搅拌速度的增加而减小，并且在转速超过1000 r/min以上，加速减小.搅拌桨在铝合金熔体的冲蚀磨损过程是一个表面净化，铝原子扩散，化合物的形成和剥离过程，冲蚀磨损速度主要与氧化物的生成速度和氧化物的剥离速度有关.旋转速度的变化主要影响化合物的剥离速度.     

7075铝基复合材料多级固溶和时效处理工艺

研究了多级固溶和时效处理工艺对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,经XRD衍射图谱分析,该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经440℃/3h+480℃/2h处理后,其显微硬度值为110.2HV,硬度比单级固溶提高了10%。在同一固溶温度下,随着固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但是会发生晶粒长大现象。基体合金和复合材料在同一温度(120℃)下时效时,复合材料时效速度要比基体合金时效速度快,复合材料的时效峰值硬度为147.73HV。     

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法，通过添加不同体积分数的碳纳米管（CNTs）(0%、2%和4%)，制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料（CNTs/Al-7075）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征，以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明，采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料，实现7075铝合金基体晶粒细化，通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加，CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为，使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化，其中以第二相强化为主。