环缝式电磁搅拌对7075铝合金热处理的影响

研究了无电磁搅拌、普通电磁搅拌和环缝式电磁搅拌等不同制备方法对7075铝合金均匀化热处理时间的影响。结果表明,相比于无电磁搅拌和普通电磁搅拌,环缝式电磁搅拌工艺制备的7075铝合金的凝固组织更加均匀细小。同时通过观察不同制备方法得到的7075铝合金均匀化热处理后的显微组织变化规律,发现环缝式电磁搅拌工艺制备的7075铝合金均匀化热处理的时间明显缩短。均匀化热处理后合金硬度和电导率的变化亦证明了这点。     

螺旋式环缝电磁搅拌处理对7075合金组织的影响

研究了螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术对7075铝合金凝固行为的影响,分析了不同搅拌电流和浇注温度对合金凝固组织的影响。结果表明,螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术可以使合金熔体在电磁搅拌条件下受到强剪切处理,剪切速率很大,在整个熔体体积内实现熔体的周向、径向和轴向的运动,最终得到整个熔体体积內均匀分布的温度场和成分场。相比于普通铸造,螺旋电磁搅拌条件下,可以实现7075铝合金的强制均匀凝固,合金凝固显微组织分布均匀细小。随着搅拌电流的增大晶粒组织变得更加细小均匀,当搅拌电流增大到30A时,凝固组织变化不大;随着浇注温度的升高晶粒组织变得粗大、枝晶化,但是相比普通铸造,晶粒组织对浇注温度的依赖性减弱。     

7075铝合金流变挤压铸造研究

通过对7075铝合金熔体进行环缝式电磁搅拌处理,获得具有均匀温度场和成分场的浆料,并采用挤压铸造方式成形,分析了铸件的金相组织,采用ProCAST软件对充型过程进行数值模拟。结果表明,环缝式电磁搅拌处理后的铝合金熔体,凝固过程中的枝晶生长被抑制,铸态组织细化;流变挤压铸造成形件组织致密,减少了热裂、缩松等缺陷的产生。     

强制均匀凝固组织精确控制技术

针对合金熔体,尤其是大体积合金熔体凝固组织存在的晶粒粗大、成分偏析、组织不均匀和目前传统电磁搅拌存在的趋肤效应问题,提出了实现大体积合金熔体凝固组织细化、均匀化的新思路和环缝式电磁搅拌制备新方法,并对其技术原理做了深入研究和分析：研究结果表明：与常规电磁搅拌技术相比,环缝式电磁搅拌技术可使合金熔体获得较大的剪切速率,有利于获得更加均匀的温度场和成分场,得到的合金熔体温度梯度小,温度场分布均匀,初生相组织细小、形貌圆整、分布均匀;环缝式电磁搅拌技术连铸过程中的温度梯度减小,温度场更为均匀,可流变铸造出表面质量好,初生相组织细小、分布均匀的半固态坯料。     

复合环缝式电磁搅拌对7075铝合金挤压铸造组织及性能的影响

开发了复合环缝式电磁搅拌(Multi-Annular Electromagnetic Stirring,M-AEMS)熔体处理方法,并研制了M-AEMS熔体处理装置。采用该装置对7075铝合金进行了熔体处理,并经挤压铸造直接成形。结果表明,经M-AEMS处理后挤压铸造成形的7075铝合金铸件的平均晶粒尺寸减小且均匀性均明显提高,宏观偏析也得到明显改善,经T6处理后,铸件的力学性能达到锻件水平。     

环缝式电磁搅拌对Al-Zn-Mg-Cu合金组织的影响

Al-Zn-Mg-Cu合金因其元素种类多、含量高,且元素密度差异大,导致在凝固过程中存在成分偏析、易开裂等问题,难以采用普通铸造方法直接成形。对比研究了施加与未施加环缝式电磁搅拌熔体处理技术对Al-11.8Zn-2.9Mg-1.1Cu合金组织的影响。结果表明,施加环缝式电磁搅拌熔体处理能明显减小晶粒尺寸,减轻成分偏析,改善合金组织的均匀性。     

环缝式电磁搅拌对7N01合金连铸锭组织的影响

实现7N01铝铸锭组织细化均匀化是解决型材产品成材率低、力学性能不稳定、表面桔皮、条纹等缺陷问题的关键,为此开展了7N01铝合金铸锭环缝式电磁搅拌半连续铸造技术的研究。结果表明,施加环缝式电磁搅拌后,310mm规格的7N01合金连铸锭晶粒尺寸细化至200~300μm范围内,较普通铸锭晶粒尺寸降低了90%;晶粒自边部至心部尺寸分布范围由普通铸锭的800~3 200μm下降到施加环缝式电磁搅拌后的200~300μm内,均匀性得到显著改善;同时消除了普通铸锭易出现的粗大树枝晶等铸造缺陷,大大提高了铸锭质量。     

螺旋环缝电磁场对7075合金熔体处理过程中多物理场及组织的影响

采用Ansys Workbench软件对螺旋环缝式电磁场作用下7075铝合金熔体处理过程中的电磁场、流场及温度场进行了耦合数值模拟。结果表明,与旋转电磁场相比,螺旋电磁场能同时在轴向及径向上对熔体施加较强的剪切作用,降低了7075铝合金熔体的温度梯度。试生产结果表明,经螺旋环缝式电磁搅拌处理后的7075铝合金平均晶粒尺寸减小且均匀性明显提高,宏观偏析也得到明显改善,试验结果与模拟结果一致。     

Al-Cu合金熔炼技术研究

结合生产实际研究连铸连轧生产YL185Al-Cu合金的熔炼工艺.采用w(Cu)=2.5%的Al-Cu中间合金来调配YL185铝合金的化学成分.在熔炼炉内添加Al-B中间合金对铝合金细化晶粒处理,获得细小晶粒的产品,采用电磁搅拌铝合金熔体,其频率越高则产品越容易获得细小晶粒且组织均匀致密.铸造工序在线添加AI.Al-Ti-B丝,有利于Ti在熔体中均匀分布,使Ti在熔体浇铸过程中更能有效地抑制品粒长大,从而更有效地细化品粒.     

环缝式电磁搅拌制浆技术研究及其应用

电磁搅拌技术是最早应用于制备半固态坯料的方法之一,然而集肤效应限制了该技术的进一步发展。提出环缝式电磁搅拌技术旨在破解这一难题。与普通电磁搅拌相比,环缝能避开磁场较低的部分,在环缝内形成的均匀旋转磁场,可以获得均匀的温度场和均匀凝固的细小组织。环缝式电磁搅拌连铸坯组织呈蔷薇状,在铸坯中分布均匀。与普通电磁搅拌相比,环缝式电磁搅拌技术能明显降低宏观偏析和显微偏析。     

内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭组织的影响

针对传统大规格2219铝合金铸锭存在的组织粗大不均,宏观偏析严重及第二相粗大等问题,采用内置电磁熔体处理半连续铸造方法制备了?630 mm 2219铝合金铸锭,通过光学显微镜、光谱仪、SEM等测试方法对铸锭进行了凝固组织与成分检测,研究了内置电磁熔体处理对大规格2219铝合金铸锭凝固组织细化的影响,揭示了溶质元素的分布规律。结果表明,相比普通半连续铸造,使用内置电磁熔体处理法制备的铸锭沿径向上晶粒细小,平均晶粒尺寸在200～300μm之间,组织整体上分布均匀,金属间化合物尺寸明显细化,晶间第二相呈断续网格状分布,Cu分布更均匀。     

电磁搅拌和细化剂对Al-Mg-Mn合金组织的影响

研究了电磁搅拌和细化剂对铝合金铸态组织的影响.结果表明,电磁搅拌对晶粒尺寸具有显著细化作用,电磁搅拌作用下,细化剂对Al-Mg-Mn合金晶粒组织仍然具有重要影响,随着细化剂含量的增加晶粒愈加细小.在试验范围内,当细化剂含量为0.1%时,组织最为均匀细小.采用耐火材料铸模制备铸锭并在凝固过程连续测温,探讨了电磁搅拌对组织的细化机理.根据温度测量结果,可以认为电磁搅拌对组织的细化作用主要在于熔体流动使温度场趋于均匀,并促进了晶核的形成和游离.     

电磁搅拌对2219铝合金铸锭组织及环轧性能的影响

对比研究了电磁搅拌对2219铝合金铸锭凝固组织及环轧性能的影响。结果发现,相比普通半连续铸造,电磁搅拌半连续铸造2219铝合金铸锭凝固组织更加细小、均匀、圆整,整体平均晶粒尺寸由546μm缩小为186μm,最大与最小晶粒尺寸差异率由19.2%缩小为3.8%。经环轧变形后,电磁搅拌2219铝合金环件性能得到显著提高,高向、横向和径向的抗拉强度均≥460 MPa,伸长率均≥11.5%;并且不同位置、不同方向的性能一致性得到明显提高。     

控冷环缝电磁搅拌对Al-Zn-Mg-Cu合金初生Al3Zr相及组织的影响

通过对比施加与未施加控冷环缝式电磁搅拌(IC-AEMS)熔体均匀化处理技术,对Al-Zn-Mg-Cu合金初生Al3Zr相的析出行为以及组织细化的影响进行了研究。结果表明,施加IC-AEMS后,Al3Zr粒子形貌从大尺寸针状与板状变成细小弥散分布的块状;此外,相比未施加IC-AEMS处理的Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固组织,施加IC-AEMS后,合金细化效果与组织均匀性得到提高,平均晶粒尺寸由387μm减小至218μm。     

电磁搅拌对GH3030高温合金铸态组织的影响

通过试验研究了电磁搅拌对高温合金GH3030铸坯的凝固组织及凝固过程中溶质分布的影响。GH3030合金的凝固微观组织为单相奥氏体,电磁搅拌可以打碎枝晶、促进形核,明显细化其晶粒,得到组织致密,晶粒细小的凝固组织。没有电磁搅拌的情况下,铸坯的宏观偏析和微观偏析都比较严重。通过施加电磁搅拌,熔体的流动使得熔体内的传热得到改善,凝固前沿温度梯度变小,同时促进溶质富集区液体与熔体其他部分的混合,从而减轻了Cr元素在铸坯中的宏观偏析和微观偏析,使Cr元素分布的更加均匀,铸坯质量得到提高。     

电磁振荡下半连铸Al合金凝固组织的细化机制

在半连铸7075铝合金过程中, 通过同时施加稳恒磁场和交变磁场的方法, 使凝固熔体产生受迫振荡, 研究了电磁振荡的强度和频率对晶粒细化的影响规律. 对电磁振荡作用下, 合金凝固组织的细化机理进行了探讨. 结果表明 电磁振荡法获得的晶粒尺寸要较CREM法所获得的小, 且随着电磁振荡强度增加及频率降低, 铸锭整体组织变得更加细小和均匀.     

电磁搅拌对Al-Si合金流动性及凝固组织的影响

采用同心三螺旋线流动性测试装置,通过对比试验的方法,获得了不同浇注温度条件下未经电磁搅拌处理、经电磁搅拌处理及电磁搅拌后再保温处理的铝合金流动指数和凝固组织,进而探讨了电磁搅拌对合金熔体结构的影响。结果表明:与未经电磁搅拌处理相比,经电磁搅拌处理后合金熔体的流动指数明显提高,浇注温度722℃时,流动指数提高约2%,浇注温度670℃时,流动指数提高约13%,其本质原因在于电磁搅拌作用使熔体中微观不均匀的Si—Si原子集团尺寸和形状发生改变,进而使熔体温度场与浓度场更加均匀、形核率得到进一步提高,且电磁搅拌温度愈低,这种作用愈强烈;电磁搅拌后再保温处理的流动指数降低7%,且凝固组织比较粗大,说明合金熔体经保温处理后电磁搅拌作用会发生衰退乃至最终消失。     

电磁搅拌熔体处理对回转轴组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了电磁搅拌熔体处理对回转轴铸件组织和性能的影响。结果表明,在铸造过程中施加电磁搅拌不仅能明显细化铸坯凝固组织,改变晶粒形态,增加等轴晶率,而且还能减少铸坯缩松、夹杂、气孔等缺陷。铸坯试样经锻造正火加工处理后,与常规铸造相比,电磁搅拌处理后铸坯的晶粒更加细小均匀,屈服强度、抗拉强度、断面收缩率分别增加了7%、3.7%和26.3%,铸件组织和性能得到明显改善。     

半固态成形Al-Fe基合金组织与性能

设计了一种Al-Fe合金的化学成分,采用半固态技术进行了成形,分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织,检测了合金铸态、半固态成形态的力学性能。试验结果表明:合金元素的加入和凝固过程中外加电磁搅拌以后,合金组织明显细化;经过半固态成形后,合金组织进一步细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了79.7%。     

挤压铸造2A70合金及热处理工艺研究

通过与金属型铸造对比试验,研究了挤压铸造工艺对2A70合金及热处理工艺的影响。结果表明:2A70合金在压力下凝固,增加了液相过冷度和晶体生长速度,减轻了S(Al2CuMg)相、Al9FeNi相等中间相的偏析程度,并在一定程度上细化了合金的胞晶组织,使时效相在晶内细小、弥散析出,Al9FeNi相在晶界处分布更加均匀细小。同时,消除了铸件的气孔和疏松等缺陷,提高铸件的致密度;挤压铸造铸件的组织不存在明显的方向性,力学性能达到了2A70变形铝合金的水平;挤压铸造2A70合金热处理工艺为:固溶处理加热530℃、保温3h;时效处理加热190℃、保温12h。