铝合金半固态变形时的微观组织特征

文章在铝合金半固态压缩实验的基础上,深入研究了不同工艺参数下Al-4Cu-Mg合金半固态压缩时的微观组织形貌及参数变化。研究结果表明,半固态压缩时的微观组织特征受变形工艺参数的影响较大。变形程度越大,晶粒尺寸越小,晶粒圆整度越差。变形程度超过40%,晶粒尺寸急剧减小,变形机制发生了显著变化。随着应变速率的减小,晶粒尺寸增大,晶粒逐渐趋于圆整。在较高的变形温度下,晶粒发生了合并长大。但过高的变形温度引起晶粒尺寸的急剧增大,对变形不利。     

半连续铸造组织的多尺度模拟及半固态合金设计

用多尺度模拟方法研究了半连续铸造过程中微观组织的演变,提出了基于微观组织演变模拟的半固态合金设计方法.针对连续铸造过程建立了温度场及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度的计算联系起来;用外推法建立的连续铸造出口处的非物理边界条件对稳态温度场的计算精确高效;通过多尺度模拟研究了合金成分、浇注温度和浇注速度对Al-Cu合金凝固组织及成分分布的影响.结果表明:晶粒以枝晶方式生长,不同取向的相邻晶粒相遇时形成Cu合金含量较高的晶界;当Cu合金含量为8.00%时,铸造速度和浇注温度对组织形貌的影响较小,可获得大小和分布均匀的半固态合金组织.对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与试验结果吻合.研究表明多尺度模拟是半固态合金设计及其工艺参数预测的有效方法.     

半连续铸造组织的多尺度模拟及半固态合金设计

用多尺度模拟方法研究了半连续铸造过程中微观组织的演变,提出了基于微观组织演变模拟的半固态合金设计方法。针对连续铸造过程建立了温度场及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度的计算联系起来;用外推法建立的连续铸造出口处的非物理边界条件对稳态温度场的计算精确高效;通过多尺度模拟研究了合金成分、浇注温度和浇注速度对Al-Cu合金凝固组织及成分分布的影响。结果表明,晶粒以枝晶方式生长,不同取向的相邻晶粒相遇时形成合金含量较高的晶界;当Cu合金含量在8.0%时,铸造速度和浇注温度对组织形貌的影响较小,可获得大小和分布均匀的半固态合金组织。对ZL201合金的近液相线铸造组织的模拟结果与试验结果吻合。研究表明,多尺度模拟是半固态合金设计及其工艺参数预测的有效方法。     

电磁搅拌半固态AZ91D合金组织的微观研究

对电磁搅拌作用下半固态AZ91D的微观组织特征进行了研究.结果表明在常规条件下,AZ91D初生α-Mg相的形态特征为互成60°的六瓣二次枝晶臂均匀分布于一次枝晶臂上,且冷速较高时比低冷速时晶粒细小;而在电磁搅拌条件下,其初生相形态变为了典型的蔷薇状,且外围轮廓圆整;通过位相扫描显微镜(EBSD)和截面金相法对电磁搅拌半固态AZ91D初生固相的三维形态进行了研究,发现在搅拌频率较低时,二维金相中呈蔷薇状的固相颗粒在三维上属同一晶粒,且其外接轮廓形态为短圆柱形或椭球形;另外,高的电磁搅拌频率,使得半固态AZ91D组织中初生固相的形态发生了转变,蔷薇状的晶粒发生了碎化,而转变为更细小且分散的粒状或近球形晶粒.     

基于数学模型的半固态合金流变性和微观组织研究

结合某军品项目进行研究,对激光快速成型预烧结喷管件进行高温烧结试验和还原气氛二步烧结试验,测试制件的各项性能,确定此喷管件是否有进行还原气氛二步烧结的必要,并对Mo粉末高温烧结机理进行理论分析,说明高温烧结改善坯体性能的原因。试验表明经过还原气氛二步烧结的结构件才能达到某喷管的性能要求,是必要的,且高温烧结理论分析解释了这一原因。     

6061合金近液相线铸造微观组织的多尺度模拟

建立了描述近液相线半连续铸造过程的温度场模型和微观组织演变模型,通过固相率变化将介观尺度上的Cellu-lar Automaton(CA)计算和宏观尺度上的有限差分耦合起来,实现合金凝固组织演变的多尺度模拟。通过模拟和试验研究了6061合金在不同浇注温度和铸造速度下初生相的演变。结果表明,浇注温度对初生相形貌的影响最大,当浇注温度在液相线附近并且保温一段时间,初生相为理想的近球状组织;6061合金的最佳工艺条件是浇注温度为940K、铸造速度为0.02mm/s、冷却水强度为0.05m3/min,与试验吻合。     

半固态等温处理Mg-Zn-Y合金微观组织演变

研究了挤压Mg-2Zn-x Y(x=0.5,1,2,at%)合金在半固态等温处理过程中的微观组织演变规律。结果表明:3种Mg-2Zn-x Y合金中,挤压Mg-2Zn-1Y合金中α-Mg基体晶粒尺寸最小,挤压Mg-2Zn-2Y合金中出现了大量的孪晶;当半固态等温时间为10 min时,随着等温温度的升高,Mg-2Zn-x Y合金中α-Mg固相晶粒均逐渐趋于球化,且α-Mg固相颗粒逐渐分离,晶界处的液相和晶内液池体积分数均明显增加;随着580℃等温时间的延长(≤30 min),Mg-2Zn-0.5Y合金微观组织演变以Ostwald熟化机制为主,而Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金微观组织演变过程中Ostwald熟化机制和固相颗粒熔化机制同时起主导作用。     

微特征铝合金半固态流动性能试验研究

为了研究半固态材料在微尺度下的充型能力,设计并加工了锥形槽微型模具。使用ZL101铝合金材料,将径向断面填充面积比作为评价参数,分析模具槽宽尺寸、成形温度对半固态微尺度充型能力的影响。试验表明,在半固态温度区间挤压成形,在流动性上没有出现固态金属所表现出的"尺度效应"。     

金属变形过程的微观组织表征和多尺度建模方法

不同条件下金属材料变形过程的组织演变规律和形/相变机理是本构建模的基础,利用先进表征工具开展的研究不断深化对微观结构和宏观现象间关系的认识,多尺度计算模型的发展促进金属加工及服役过程的形/性预测精度逐渐提升.综述了近年来透射电子显微镜、扫描电子显微镜和三维X射线衍射等先进表征方法的发展及其在探究金属材料组织演变规律和形...     

半固态A356合金微观组织特征对充型能力的影响

采用电磁搅拌法制备了具有不同微观组织特征的半固态A356合金浆料,用图像分析软件对浇注前浆料金相试样的初生相微观组织特征进行了测定,利用间接挤压铸造方法铸造阿基米德螺旋线试样,以挤压成形后的螺旋线试样长度衡量充型能力,通过多元回归,建立了半固态A356合金初生相微观组织特征与充型长度之间的数学表达式。结果表明:半固态浆料充型能力不仅与初生相微观组织特征参数有关,微观组织特征参数的交互作用对充型能力的影响也较大。利用该表达式可以对半固态浆料充型能力进行预测,进而指导半固态浆料制备参数设计、间接挤压铸造工艺设计和缺陷预测。     

半固态流变铸-锻6061组织均匀性研究

采用分析软件测定了6061合金冷却曲线,并对不同温度下的初生固相率进行了测试。利用H1F100型伺服驱动压力机及杯型试验模具进行了半固态6061合金流变铸-锻成形,研究了工艺参数及热处理对半固态6061合金流变铸-锻成形件组织均匀性的影响。研究结果表明:在一套模具内,完成半固态铸造和半固态锻造即半固态铸-锻成形是可行的;合金温度在645℃,上型温度300℃,下型温度350℃,成形比压105 MPa,保持时间0~4 s时,可得到组织均匀的零件。     

电磁搅拌法制备高铬铸铁半固态组织研究

为了研究电磁搅拌对高熔点合金组织的影响,在不同工艺条件下对KmTBCr20Mo2高铬铸铁进行电磁搅拌。试验结果表明:电磁搅拌可以有效改变高铬铸铁的组织状态,搅拌功率大小、搅拌时间长短对搅拌效果均存在影响,在相同的电磁搅拌功率条件下,随搅拌时间的延长初生相会不断变化,搅拌功率较大时在较短的搅拌时间内就能够使初生相产生较大的变化。     

基于人工神经网络预测半固态组织

试验研究了机械搅拌制备镁合金半固态浆料获得半固态组织的影响因素,在正交实验基础上,利用人工神经网络理论,以搅拌速度,搅拌时间,静置时间,浇注温度四个因素为人工神经网络输入层的四个输入参数,以半固态组织的固相率和固相尺寸为输出层的两个输出参数,建立机械搅拌制备半固态浆料获得半固态组织的预测模型。研究结果表明,应用本模型预测结果与试验结果一致,可对半固态组织的制备进行预测,并且只要改变相应的输入参数,本模型就可以适用于各种半固态制浆工艺过程。     

半固态浆料的冷却速率对组织的影响

为了研究半固态浆料的冷却速率对微观组织的影响,采用水冷冷却斜槽来制备半固态A356铝合金浆料.结果表明:当冷却速率大于26.4℃/s时,半固态浆料中的初生α(Al)全部由细小的枝晶和蔷薇晶组成;当冷却速率为14.0～20.6℃/s时,初生α(Al)主要由球形、近球形晶粒和一些细小的蔷薇晶组成;当冷却速率为5.0～14.0℃/s时,初生α(Al)主要由球形和近球形晶粒组成.适宜的冷却速率为5.0～15.0℃/s.冷却速率越快,晶粒平均直径越细小,但形状因子越低.     

半固态灰铸铁的制备与显微组织

建立了一种不需搅拌和其它附加处理的半固态灰铸铁制备技术 ,用浇注前合理调整熔体温度或调温 适当快冷的铸造方法 ,并配以合适的凝固冷却速度 ,成功地制备了球状初生奥氏体圆整、尺寸细小、分布均匀的半固态亚共晶灰铸铁 ,得到了最佳工艺条件 ,并用铸铁金相计算机辅助检测系统 ,对初生奥氏体的形状系数和等效直径进行了测量与统计分析 ,定量描述了半固态组织的特性     

冷却方式对半固态Ti14合金微观组织的影响

采用OM,SEM,XRD研究不同的冷却方式炉冷(Furnace Cooling,FC)、空冷(Air Cooling,AC)和水淬(Water Quenching,WQ)对半固态Ti14合金微观组织形貌以及相组成的影响。结果表明:3种冷却方式均没有改变合金的相组成,但影响Ti2Cu相的形态和分布。炉冷后,Ti2Cu相以颗粒状按一定位向析出,并排列形成条状和树枝状;空冷后,Ti2Cu相以颗粒状和层片状分布于晶内和晶界;水淬后,晶界液相特征明显,晶内和晶界无明显析出。分析认为:半固态Ti14合金冷却过程中经历了包晶凝固,包晶反应发生在液相/β/Ti2Cu三线交点处,使得三线交点处的溶质分布很不规则,包晶相的形核和生长形态发生改变,同时,冷却方式不同影响包晶反应程度,从而影响后序的共析组织,使得不同冷却方式冷却后产生了不同的组织形貌。     

不同半固态加工变形量的Ti14合金的微观组织和晶界特征

研究了Ti14合金半固态加工变形过程中合金组织的演变规律及晶界特征,探讨了不同变形量下晶粒长大的机制及晶界变化规律.结果表明:加工变形过程改变了液相的分布,使得液相沿晶界向试样表面流动;当变形量在45%～60%时,宏观组织粗大,晶界清晰,晶粒以Ostwald熟化机制长大;当变形量超过75%后,晶界细化并出现不连续晶界,晶粒以合并长大机制为主,遵循位向择优原则;变形过程中改变了晶界的界面能,促使晶界发生迁移和转动,导致弯曲的晶界向其曲率中心方向移动,三叉晶的交角向120°趋近.     

半固态5083铝合金的二次加热组织与触变轧制

采用大挤压比热挤压预变形的SIMA法制备了5083铝合金半固态坯料,研究了在不同加热温度和保温时间条件下二次加热重熔组织的演变规律,以及不同工艺参数对一道次触变轧制后带材力学性能的影响.结果表明,在二次加热过程中,晶粒形状和液相率主要受加热温度影响,而受加热保温时间的影响不大.在一道次触变轧制中,当二次加热温度为600℃,轧制变形量为60％时,可以获得抗拉强度为260.93MPa,伸长率为26.81％的较好综合力学性能的带材.经40％变形量二次冷轧后,带材的抗拉强度提高了70MPa.结合拉伸断口的宏观和微观形貌分析,可知带材的断裂方式为微孔聚集型的韧性断裂.     

半固态LY11铝合金的组织演变研究

对LY11合金的应变诱发熔化激活法(SIMA)制备工艺进行了研究，定量分析了变形量(ε)、等温温度(Ti)、保温时间(t)等工艺参数和预处理技术对晶粒尺寸、分形维数和晶粒尺寸分布等的影响，讨论了晶粒的大小、形状、尺寸分布的演变规律。结果表明：变形量对晶粒大小、形状的变化影响极大，要获得细小、近球形的晶粒需足够的变形程度；升高等温温度和延长保温时间会促使晶粒长大、球化；所有试样的晶粒尺寸呈正态分布，随着变形量的减小、等温温度的升高和保温时间的延长，峰值点附近晶粒的数目逐渐减小，尺寸逐渐增加；冷、热变形预处理条件对组织演变产生一定的影响，给试样施加变形是SIMA工艺的必要步骤。     

退火工艺对轧制半固态坯料组织性能的影响

本文采用异步轧制工艺对7075铝合金半固态坯料进行形变热处理。研究了再结晶退火工艺对变形半固态板材的组织演变及力学性能的影响。重点分析了各工艺参数条件下获得退火板材的再结晶程度及晶粒尺寸变化趋势,梳理了变形半固态板材退火过程中的再结晶机制。结果表明：显微组织的再结晶顺序依次为变形共晶相、变形初生固相、变形晶内小“液滴”。当退火工艺参数为470 ℃保温20 min时,退火板材的再结晶晶粒尺寸较小,综合力学性能较优,此退火板材的抗拉强度和伸长率依次为408 MPa、28%。退火温度的升高将导致板材由脆性断裂向韧性断裂方式转变,但过高的退火温度将引起板材的热裂,将极大地降低板材的力学性能。