半固态合金非枝晶组织制备方法及形成机理研究进展

半固态金属加工是近年来金属加工技术研究的热点.论述了半固态合金非枝晶组织制备方法,如:机械搅拌法、电磁搅拌法、紊流效应法、剪切一冷却一滚动法、应变诱发熔化激活法、喷射沉积法等.介绍了近些年来半固态合金非枝晶组织机理研究的新进展,并提出了今后的研究方向.     

半固态非枝晶组织合金的制备技术

较详细地论述了国内外各种半固态非枝晶组织合金的制备技术，探索了各种技术的机理，评价了各种技术的优缺点，并介绍了作者现在的研究工作。     

AM60B镁合金等温热处理过程中的组织演变

借助于液淬技术、光学显微镜和电子显微镜,考察了等温热处理技术制备AM60B镁合金非枝晶锭料的可能性,研究了AM60B镁合金的微观组织演变。结果表明:AM60B镁合金铸件经过620℃×60min半固态等温热处理后,枝晶状的铸态组织变成圆整的球状半固态组织;半固态等温热处理过程中非枝晶组织的形成主要是由于原子扩散和能量起伏等原因造成。     

半固态浆料制备技术发展动向及其对策

以半固态金属流变成型技术为依托，论述了半固态浆料的质量要求和浆料制备新工艺，并针对浆料制备的关键技术(半固态浆料制备工艺和设备、新型材料设计和等轴非枝晶的形成机理)提出了建议性对策。     

蛇形通道制备半固态A380铝合金浆料组织的演变

采用石墨质蛇形通道制备半固态A380铝合金浆料,并研究浆料制备过程中浆料组织的演变.结果显示,合金熔体在蛇形通道内发生一次凝固,在其通道内壁的激冷和异质形核作用下形成大量的初生自由晶,半固态浆料的剩余液相在收集坩埚内发生二次凝固形成二次非枝晶.初生晶粒的游离模型表明一部分初生自由晶直接生长为球晶,其他部分则成长为枝晶,枝晶在‘自搅拌’的作用下发生缩颈和熔断,通过‘自旋转’在蛇形通道内得到初步球化和熟化.二次凝固形成的二次非枝晶在收集坩埚内得到初步球化和熟化,同时初生晶粒在收集坩埚内得到进一步球化、熟化和均匀分布.      

斜坡预结晶法制备非枝晶半固态组织形成机制探讨

采用斜坡预结晶法制备了M2高速钢半固态坯料,研究了斜坡长度对坯料显微组织的影响,采用Image Tool软件进行定量分析,探讨了其非枝晶半固态组织的成形机制.结果表明:在浇注温度和斜坡角度一定时,斜坡长度对坯料显微组织有显著的影响.合金液在斜坡表面上流动将经过三个阶段:降温阶段、大量形核和球化阶段、形成凝固壳阶段.     

施加复合电磁搅拌对A357合金微观组织的影响

在半固态加工技术中，电磁搅拌是最早应用于制备非枝晶浆料的方法之一，同时也是半固态触变压铸技术最早获得工业应用的重要技术基础之一。采用自行开发的电磁搅拌器，研究了多种不同电磁搅拌方式在不同工艺条件下，单独施加或复合施加对A357合金微观组织的影响。试验结果表明：单一施加旋转感应电磁搅拌时，浆料径向组织很不均匀；单一施加无芯感应电磁搅拌。当搅拌电流较小时，径向组织也不均匀，增大电流，浆料质量有明显改善；采用（旋转感应＋无芯感应）复合电磁场进行复合电磁搅拌时，可在电流较小时获得满意的浆料质量。     

ZL116合金的半固态模锻成形组织与性能

采用300 t压力机,对半固态ZL116合金进行了模锻成形实验.结果表明 半固态模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;成形件微观组织主要为细小、分布均匀的近球状和蔷薇状非枝晶组织;同时由于成形静压力的作用引起局部组织发生塑性变形,使半固态模锻件的性能明显优于液态模锻件的性能.硬度可达65.7HB,高于液态模锻件20.5%,为半固态加工技术在战车上的应用奠定基础.     

变形铝合金7050半固态锻造成形过程组织演变特征与力学性能研究

主要研究了变形铝合金7050在半固态成形过程中的组织演变及成形零件的热处理和力学性能。研究结果表明：1）采用低过热法能够细化组织,得到比较均匀的球团化的枝晶组织;在二次重熔过程中,α组织逐渐圆整化,温度越接近最终的半固态温度,组织的圆整性越好,并且锻件中的组织大小比较均匀。2）制备合金坯料的合理低过热浇注温度为623℃,合理的半固态锻造温度为610℃;3）合金热处理以后,其抗拉强度比一般锻造法提高了24％。     

工艺参数对引晶法制备半固态浆料组织的影响

采用引晶法(Introducing Grain Process,简称IGP)制备半固态金属浆料,研究了工艺参数对半固态A356铝合金浆料组织的影响,讨论了球状初生α(Al)晶粒的形成机制及形貌控制.结果表明:当合金温度为630℃、制备浆料为4 kg时,如果引晶尺寸为10 mm、加入量为3.5%(质量分数)和倾倒温度为611～617℃,半固态浆料中初生α(Al)晶粒的平均直径可达40~75μm,形状因子可达0.82~0.89.如果引晶尺寸为10 mm、倾倒温度为613℃、加入量为2%~4%,初生α(Al)晶粒的平均直径可达45~82μm,形状因子可达0.78~0.88.合金温度和倾倒温度适当降低、或者引晶加入量适当提高,组织越好.当QR=QA、Rh=Rc时,只要倾倒温度适宜就可以制备优质半固态浆料.引晶熔化时产生的枝晶碎块是半固态浆料中初生α(Al)晶粒的直接来源,引晶熔化时形成的温度过冷区也为异质形核提供了有利条件.