电解低钛汽车轮毂材料的研究

本文应用原位钛合金化、细晶化的电解低钛铝基合金为母材生产汽车轮毂材料——A356合金，对其微观组织及性能进行了研究。研究发现：电解低钛A356合金较传统的熔配加钛A356合金组织细化，一次枝晶细小，二次枝晶臂间距短；经过T5短时处理，硅相球化良好，颗粒细小，强化元素Si、Mg在基体中均匀、弥散析出。电解低钛A356合金具有高强度和高韧性的良好力学性能匹配，σь≥300MPa和δ≥8％的性能比传统熔配加钛的A356合金强度和塑性均可提高20％以上。     

直接电解A356合金的熔体变质处理

研究了直接电解低钛A356合金锶变质处理及其衰退行为对合金组织及性能的影响.结果表明,熔体细化处理与变质处理存在交互作用,锶含量增加,合金晶粒细化,二次枝晶臂间距减小,并且变质效果越来越好.合金未变质或未完全变质时,共晶硅以不连续短棒状为主;锶含量增加至0.01%时,硅相形态发生突变,硅相完全变质,形态转变为细小珊瑚、蠕虫状结构.最佳锶含量范围为0.02%～0.03%,T5热处理后,硅相球化效果越好,可得到高的强韧性能指标.锶变质衰退研究表明,延长保温时间,合金晶粒明显长大,保温150 min后共晶硅形态从完全变质时的珊瑚状又逐渐演变为棒状结构.表明A356合金的细化效果和Si颗粒的变质效果均出现了不同程度的衰退,这与保温过程中TiAl3质点的溶解与沉淀以及Sr的严重烧损有关.     

用电解低钛铝锭熔配的A356合金的固溶处理工艺优化

利用电解低钛铝锭为原料熔配A356合金,在165℃2h的时效工艺条件下,分析了固溶工艺对合金力学性能和微观组织的影响,优化了用电解低钛铝锭熔配的A356合金固溶处理工艺。研究发现,随着固溶温度从525℃升高到545℃,硅颗粒圆形度提高,尺寸增大;固溶温度对合金强度影响较小,对塑性影响较为明显。随着固溶时间的延长,硅颗粒形态越来越好,固溶1h～3h硅颗粒长大较快,固溶时间超过3h后长大速度趋稳;随着固溶时间增加,合金强度迅速增加,然后趋于平缓,而伸长率则是先升后降再趋稳。用电解低钛铝锭熔配的A356合金的最佳固溶温度为535℃,固溶时间为3h,此时合金微观组织硅相细小、形态圆整,抗拉强度Rm≥300N/mm2,伸长率A≥10%。     

固溶处理对电解制备的A356合金硅颗粒的影响

以电解低钛铝基合金为原料制备了A356合金,研究了在535℃下固溶处理时间对合金共晶硅相细化、球化和分布的影响.测量了硅颗粒的长径和短径,计算了颗粒的直径和长短径比值等参数,分析了上述参数随固溶时间的变化及其概率密度分布.实验结果表明:由该电解合金制备的A356合金经2～4 h的固溶处理,共晶硅就可得到较好的细化和球化效果,具有较高的分布集中度;A356合金的固溶处理时间可有效缩短.     

加钛方式与钛含量对A356合金组织和性能的影响

研究了不同钛含量的电解A356合金的组织和力学性能,并与相应钛含量的熔配加钛A356合金进行了比较.结果表明:随着钛含量的增加,二者的晶粒和一次枝晶都明显细化,硅颗粒尺寸、纵横比均有所降低,硅颗粒圆形度有所增加,意味着硅颗粒形状得到改善.但当钛含量大于0.1%时,这种影响变弱.钛含量和加钛方式对合金的屈服强度和抗拉强度影响不大且二者相当,但塑性随着钛含量的增加而增加,当钛含量达到0.1%时,两种合金均具有最佳的塑性和质量系数.对具有相同钛含量的合金,电解加钛A356合金的晶粒和Si颗粒的尺寸小于相应钛含量熔配加钛A356合金,硅颗粒圆形度也优于相应熔配加钛A356合金,电解A356合金的塑性、质量系数均优于相应钛含量的熔配加钛A356合金,但加钛方式对硅颗粒纵横比影响不系统.     

RE-Sr复合变质对轮毂用A356合金组织性能的影响

针对汽车轮毂用A356合金在Sr变质处理时熔体的吸气性增大,造成铸件气孔疏松、针孔度不合格等问题,采用主要成分为La和Ce的混合稀土RE与Sr联合对A356合金进行复合变质实验。结果表明,复合变质相比单一Sr变质,熔体中的氢含量显著降低。在一定范围内,RE和Sr具有协同变质作用,当采用0.2%Sr+0.2%RE时,铸件的微观组织、力学性能和导电率达到最优。     

熔炼A356合金实现初始Ti含量的方法与效果

通过在大型工业铝电解槽上添加氧化钛,利用铝钛共析原理,在不改变原有铝电解槽生产工艺技术条件下,电解生产出低钛铝基合金液,直接用于A356合金的熔铸生产,所生产产品综合力学性能优于熔配法生产的A356合金;利用铝钛共析原理,在工业铝电解槽上生产电解低钛铝基合金液,将钛含量(质量分数)控制在1.5%以下,对工业铝电解槽的生产技术条件不会造成任何影响,经济效益显著提高,完全可以进行大型工业化推广应用。     

电解加钛铝合金的晶粒细化及其制备铝-硅合金的组织和性能

研究了电解加钛的晶粒细化作用,与AlTi和AlTiB细化剂对纯铝的晶粒细化效果进行了比较;对用电解低钛铝合金制备的A356合金和由纯铝制备并用AlTi或AlTiB细化处理的A356合金的组织与性能进行了对比研究;进行了利用工业铝电解槽生产的电解低钛铝合金熔体直接生产A356合金的工业试验。结果表明：电解加钛具有显著的晶粒细化作用,其细化能力与AlTiB的相当,明显优于AlTi中间合金的。在试验室条件下,用电解低钛铝合金制备的A356合金与纯铝制备并用中间合金细化处理的A356合金的拉伸性能相当;将电解低钛铝合金熔体直接用于铝．硅合金的生产是可行的,并具有节约能源,细化处理工艺简单,产品质量良好的特点。     

双级时效工艺对低压铸造A356合金轮毂力学性能的影响

研究了双级时效工艺对A356铝合金低压铸造轮毂力学性能的影响。结果表明,预时效温度100℃~120℃,预时效时间12 h~14 h使合金的抗拉强度由原来的280 N/mm2提高到308 N/mm2,提高幅度10%;屈服强度由180N/mm2提高到248 N/mm2,提高幅度38%;伸长率在8%以上,最高达到13.5%。该性能达到了ASTM锻造6061-T6合金轮毂的标准,与ZL107液态模锻铝合金轮毂的力学性能相当,接近或达到普通锻件力学性能的要求。研究认为,双级时效工艺引起合金-αAl的晶格常数增大,Si相和Mg2Si相析出量增加是合金强度增加的主要原因。     

低压铸造A356铝合金汽车车轮的性能研究

以A356铝合金车轮的低压铸造工艺为对象,建立了计算车轮弯曲疲劳寿命的数学模型,利用铸造模拟技术和有限元分析,研究了二次枝晶臂间距及最大针孔尺寸对车轮力学性能的影响,并验证了该方法的有效性。     

低压铸造A356铝合金轮毂的微观组织和力学性能

对低压铸造A356铝合金轮毂的微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,组织中α-A1基体呈树枝状,共晶Si呈细小颗粒状分布于晶界处;轮毂不同部位的晶粒大小有较大差异,组织中分布着针状和鱼骨状的铁基化合物、氧化膜及缩孔和气孔等铸造缺陷,轮毂的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到了303 MPa、 225 MPa、 14.3%,比砂型铸造、熔模铸造铸件的综合力学性能优异.     

半固态A356铝合金流变挤压铸造工艺

将剪切低温浇注式半固态流变制浆方法(LSPSF)与直接挤压铸造工艺相衔接,开发了一种浆料制备与零件成形相分离的流变成形系统;在YB32-300型四柱万能液压机上成功进行了铝合金弹壳体(深筒薄壁件)流变挤压铸造试验,并研究了成形件不同部位的显微组织.结果表明,新开发流变成形系统可以解决定量浇注与浆料输送问题,获得表面品质优异的成形件,且工艺流程简单,浆料成形性能良好.由于所受压力分布不均匀,成形件内部不同部位的显微组织存在差距.在零件的横断面,中部固相近球形颗粒数目增多,靠近零件内表面边缘的固相近球形颗粒数目减少,树枝晶数量明显增多.而底部显微组织与半固态浆料成形前的显微组织基本一样.     

新型晶粒细化剂在A356汽车轮毂铝合金中的应用研究

铝合金轮毂在铸造成型过程中由于受其形状及模具成型工艺的制约,致使其在不同部位的微观组织、力学性能具有很大程度的差异。有效的晶粒细化可以同时提高强度和伸长率,并减少铸造凝固过程的缺陷。基于对晶粒细化机理的理解,开发出新型铝合金晶粒细化剂用于A356铝合金的晶粒细化。实验结果表明,与Al5Ti1B细化剂相比,新型晶粒细化剂可以更为有效的细化A356合金,使其晶粒尺寸由600μm下降至300μm。经T6处理后,有效细化后A356合金的强度比Al5Ti1B细化的合金提高了13%,伸长率提高了23%。     

低压铸造轮毂缺陷X射线检测系统的原理及应用

简述了低压铸造铝合金轮毂无损检测技术,分析了WRE.THUNDER 3型全自动X射线机的工作原理和特点.通过实例,分析了X射线机在轮毂无损检测中的缺陷影像特征.     

电解低钛铝合金在变形合金6063中的应用研究

研究了电解低钛铝合金的细化效果，结果表明，通过电解加低含量的钛可以使工业纯铝晶粒明显细化，由粗大的柱状晶变成等轴晶。用电解低钛铝合金直接配制6063合金时，得到的也是细小均匀的等轴晶粒。钛含量相同时，电解低钛铝合金的细化效果优于铝-钛中间合金的细化效果。     

液相线铸造A356铝合金结晶过程初探

采用液相线铸造法即在液相线温度附近铸造A356铝合金获得了金属半固态加工要求的细小、等轴的“非枝晶”组织,考查了铸造温度、保温时间对组织形成过程的影响。结果表明,由于过冷和扩散的共同影响,A356铝合金液相线铸造最佳保温温度605℃,在60min时间内,晶核数目随保温时间的延长而增加,且分布愈加均匀。     

A356.0断裂机理研究

通过对铸铝A356.0进行拉伸性能测定,同时利用KYKY-1000B扫描电子显微镜(SEM)对其断口形貌进行分析,研究其断裂机理。结果发现铸铝A356.0裂纹起源于铸造缺陷处,裂纹是穿晶扩展,断口为准解理型,其断裂机理为穿晶型脆性断裂。     

反重力铸造凝固条件下A356合金中孔洞形成的研究

利用自行设计的反重力铸造凝固装置,考察了未进行去气除渣处理的Sr变质A356合金中孔洞形成情况,发现远离结晶器方向,所取横截面大孔数量由几乎没有增多到7个然后减少到1个,单位面积小孔数量由2个/mm2减少到1个/mm2然后增多到4个/mm2,而纵截面孔隙率则由0.3%增大到中部最大2.5%然后减小到0.9%.这种现象是由于远离结晶器方向冷却速度逐渐变小,温度梯度逐渐变小造成的.