转棒诱导形核法制备Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg合金半固态浆料

采用转棒诱导形核法制备Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg铝合金半固态浆料,探讨熔体浇注温度及转棒转速对Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg合金半固态坯料金相组织的影响及原因。结果表明,当浇注温度为830℃,转棒转速为500r/min时细化效果最好,此时初生Si和富Fe相均匀地分布于基体中,二者的等效直径及形状因子分别为(35±2)μm、0.76和(50±2)μm、0.51。     

浇注温度对转棒诱导形核法制备Al-25Si合金半固态组织的影响

采用转棒诱导形核法制备Al-25Si半固态浆料,研究了浇注温度对合金半固态浆料组织的影响,结合熔体运动状态探讨了其组织细化机理。结果表明,当浇注温度约为785℃时,熔体在转棒表面铺展成面积最大、厚度最小的熔体薄膜,可以获得尺寸细小、均匀分布于基体中的初生Si颗粒,初生Si颗粒的等效直径约为27μm,形状因子为0.8。     

转棒诱导形核对Al-25%Si合金凝固组织的影响

采用转棒诱导形核对过共晶Al-25%Si合金熔体进行处理获得半固态坯料,研究转棒转速对坯料组织的影响,并结合熔体在转棒表面的运动状态,分析转棒诱导形核细化凝固组织的机理。结果表明,转棒转速为500~600 r/min条件下,熔体能够最大程度地铺展于棒的表面,在棒表面很快获得铺展面积最大、厚度最小的熔体薄膜。在棒的激冷作用下,整体薄膜迅速获得过冷并促使其内部初生硅同时快速并大量形核,单位面积初生硅颗粒个数较铸态和其它转速条件下显著增加,初生硅平均尺寸从常规铸态的250~300μm细化至27μm左右。初生硅大量形核后,剩余液相后续凝固过程发生离异共晶反应形成针片状硅,没有出现典型的片层状共晶组织,同时片状硅得到一定程度细化。转棒诱导形核能够获得细小初生硅和针片状硅均匀弥散分布于α-Al基体的半固态组织。     

电磁搅拌协同转棒诱导形核制备Al-25Si合金半固态浆料

采用电磁搅拌协同转棒诱导形核法制备了Al-25Si合金半固态浆料,研究了转棒转速及搅拌电流对合金半固态显微组织的影响。结果表明,转速及电流过高或过低时,初生Si的尺寸较大且会聚集。当转速为500r/min、搅拌电流为25A时,能够获得分布均匀,尺寸约为25μm的初生Si颗粒且其边缘钝化。     

超声振动对Al-17Si-xFe合金富铁相形貌的影响

用直接超声振动法处理了Al-17Si-xFe(x=2,3,4,5,质量分数)合金,利用光学显微镜、XRD及EDS等手段分析了传统铸造工艺和超声半固态成形合金的微观组织。结果表明,在无超声振动时,Fe含量为2%的铸态合金组织中的富Fe相以长针状β-Al5FeSi相为主,伴有少量板条状δ-Al4FeSi2相。随着Fe含量的增加,合金组织中长针状β-Al5FeSi相逐渐减少,针片状δ-Al4FeSi2相逐渐增多,Fe含量为5%时以粗大针片状δ-Al4FeSi2相为主。在液相线附近对上述不同Fe含量的合金熔体施加一定时间的超声振动后浇注到金属型,富Fe相均以块状和短条状δ-Al4FeSi2相为主,其晶粒平均等效直径在18～46μm之间,明显细化,此外还伴有少量针状β-Al5FeSi相。初步探讨了超声振动影响富Fe相形貌的作用机理。     

自孕育剂在ZA94镁合金凝固过程中的晶粒细化作用

采用自孕育法制备ZA94镁合金半固态坯料,研究了自孕育剂加入量对ZA94合金半固态坯料组织的影响,分析了其晶粒的细化机理。结果表明,当孕育剂的加入量在3%~5%时,其晶粒平均尺寸较小,为40.2~45.0μm。孕育剂的加入增加了熔体中的形核质点,起到促进非均质形核的作用。孕育剂加入量直接影响其自身的熔化状况,进而影响熔体内部的温度起伏和能量起伏。     

瞬态形核工艺制备A356合金半固态浆料的研究

采用基于瞬态形核工艺的半固态合金浆料生产装置来制备A356合金半固态浆料,研究熔体温度、制浆通道倾角对浆料组织的影响,探讨瞬态形核工艺中半固态浆料球状初生相的制备机理。结果表明:熔体温度700℃,制浆通道倾角20°以及熔体温度680℃,制浆通道倾角30°~40°条件下,均制备出具有典型半固态形貌的A356合金半固态浆料。熔体温度确定时,在一定范围的制浆通道倾角条件下才能制备出合格的半固态浆料。采用瞬态形核工艺制备合金半固态浆料的晶核来源主要有四方面:一是受制浆通道内壁激冷而瞬时形核;二是附着在制浆通道内壁上的晶核,在熔体流动冲刷作用下进入熔体内部形成游离晶核;三是受激冷形核棒激冷大量形成晶核;四是由于激冷形核棒自身的熔蚀产生大量晶核。     

转管倾斜角度对半固态A356合金组织的影响

采用自制的低转速输送管半固态浆料制备装置制备A356半固态浆料,研究了转管倾斜角度对半固态A356合金组织细化及圆整的影响,模拟了金属熔体在转管内的流动形态,并分析了转管倾斜角度对A356合金组织影响机理。结果表明,在浇注温度和转管转速一定时,转管倾斜角度对A356合金组织有显著影响。转管倾斜角度在20°~40°区间内能够获得理想的近球形半固态浆料微观组织。转管倾斜角度为25°时得到的A356组织晶粒平均等效直径为45μm,绝大部分晶粒形状因子在0.8以上,具有良好的晶粒细化和圆整效果。     

自孕育流变铸造对ZL101合金组织的影响

采用新型自孕育流变铸造法,研究了自孕育流变铸造法及熔体处理温度对ZL101合金组织的影响。结果表明,自孕育流变铸造能有效细化组织,晶粒尺寸主要分布在25～49μm范围内,平均等效圆直径为37μm。熔体处理温度为710℃时孕育剂加入量为5%,导流器倾斜角为45°时达到最好细化效果。经分析认为,孕育剂的加入促进了初生α-Al相的形核,而导流器的剪切和激冷作用促使树枝晶破碎形成新的形核质点,两方面的作用使金属凝固时存在大量的晶核,从而细化了组织。     

自孕育法制备ZA27合金半固态浆料水淬组织

采用自孕育法制备了ZA27合金半固态浆料,研究了不同熔体处理温度、等温保温温度和等温保温时间对ZA27合金半固态浆料水淬组织的影响。结果表明,自孕育法制备半固态浆料,其形核包括两个阶段,能够有效细化ZA27合金的晶粒,获得细小的蔷薇状等轴晶。在等温保温球化过程中,随等温保温时间的延长,平均晶粒尺寸不断增加,形状因子先减小后增大。适合ZA27合金半固态浆料的等温保温温度为470℃,等温保温时间为3min,平均晶粒尺寸为60.02μm。     

倾斜冷却剪切流变参数对半固态AlSi9Mg合金组织的影响

利用自制的实验装置研究倾斜式冷却剪切流变技术制备半固态AlSi9Mg合金.结果表明:合金熔体在倾斜冷却板表面非均匀形核并受到重力和振动力的剪切作用,初生α(Al)逐渐从枝晶网络演化为细小的球状或粒状晶;控制浇注温度在600℃、倾斜板长度在600 mm、振动频率在50 Hz时可以获得组织良好的半固态合金熔体,合金熔体中初生α(Al)的平均晶粒尺寸为50μm,形状因子为0.71;机械振动能显著细化AlSi9Mg合金组织,随着振动频率的提高,初生α(Al)明显细化,圆整度也随之提高.     

中间合金及其状态对A356合金半固态浆料组织的影响

通过实验分析了采用A356合金粉末、纯铝粉末、Al-5Ti-B合金粉末和Al-5Ti—B变形合金进行细化处理对A356合金半固态浆料组织的影响。结果表明，在“熔体处理＋双向电磁搅拌”复合制备技术中，加入约0．15％、平均粒度为100μm的Al-5Ti-B合金粉末进行晶粒细化，可在1min左右制备出形状因子大于0．8、晶粒半径为80μm（空冷）A356合金半固态浆料；加入10％-15％的微米级纯铝粉末可取得与Al-5Ti-B变形合金相当的细化效果；而采用平均粒度为100μm的A356合金粉末进行固液混合铸造，不适合于A356合金半固态浆料的快速制备。     

导流器在AZ91D镁合金半固态组织形成中的作用

采用新型的自孕育法制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了导流器在半固态组织形成中的作用.结果表明,合金熔体加入孕育剂并经导流器浇注后,导流器吸收大量过热,使合金温度迅速降低至液相线附近;合金液在导流器表面流动时,导流器促进了熔体中非均质形核及游离晶粒的产生,使合金凝固时晶粒增殖.导流器表面凝固组织从上至下依次为树枝晶、细小树枝晶、等轴晶;倾斜角度影响合金流动方式及传热效果,角度过大和过小均不利于晶粒增殖,角度为45°时冷却效果和剪切作用最佳,此时合金有效形核数量最多,半固态浆料组织初生相细小且分布均匀.     

石灰石矿石对铸态AZ31镁合金晶粒细化效果的影响（英文）

采用晶粒细化试验和显微组织观察研究石灰石矿石对铸态AZ31镁合金的晶粒细化效果。结果表明:石灰石矿石可显著细化AZ31镁合金晶粒,且细化效果与石灰石添加量和熔化温度密切相关。最佳石灰石添加量和熔化温度分别为2.0%(质量分数)和720°C,AZ31合金的平均晶粒尺寸由(556±60)μm减小至(236±22)μm,抗衰退时间长达40 min。石灰石细化机制与反应孕育Al-C及Al-C/Al-Mn-(Fe)为α-Mg有效形核核心有关。超声空化诱导形核可进一步强化石灰石矿石的细化效果。     

固液混合铸造ZA60合金微观组织的研究

采用固液混合铸造技术制备了ZA60舍金,并与传统金属型铸造、半固态铸造对比,研究ZA60合金的组织变化规律及粉末加入量对固液混合铸造工艺ZA60合金组织的影响。结果表明,在合金熔体过热度为40℃,加入粉末粒度为200～400目时,加入40％的粉末量对ZA60合金有明显的组织细化作用;相对于金属型铸造和半固态铸造,固液混合铸造ZA60合金组织明显细化、球化,且组织比较均匀。固液混合铸造时组织改变的原因主要与搅拌作用和加入合金粉末时的激冷作用、形核作用有关;固液混合铸造时试样中β相和η相数量较少,主要与冷却速度相对较快有关。     

Fe元素对Mg-3Al合金的晶粒细化与机理

将无水FeCl3直接添加到Mg-3Al合金熔体中进行孕育处理,研究了Fe元素对合金的晶粒细化现象和机理。结果表明,高纯Mg-3Al合金存在"本能晶粒细化"现象,当引入Fe元素时,微量的Fe可引起合金晶粒的明显粗化,但当Fe元素含量较高时,Fe的存在又能引起合金晶粒的再次细化。分析表明,Fe元素能够与高纯熔体中的含碳晶核相互作用,降低晶核的形核能力,这是Fe元素引起合金晶粒粗化的主要原因,但之后的晶粒细化现象与Al-Fe颗粒的析出无关,而更可能是形核能力已降低的形核相随着Fe含量的增加其点阵结构和参数再次发生了明显的改变,并再次成为合金凝固时的主要晶核。     

局部强冷超声介入法半固态制浆机理

提出一种半固态制浆的新方法即局部强冷超声均匀法。以镁合金AZ91D为实验材料,采用正交实验法,结合凝固组织形成非枝晶及细晶组织的机理,研究在间隙式局部强冷和超声介入条件下半固态制浆的效果和相关因素对其的影响,结果表明,在局部强冷及超声介入条件下,熔体中能发生大量非自发形核,并且以球状方式生长;浇注温度为620℃、超声功率为600W时,分别在弱、中和强喷雾条件下,可获得5℃~25℃的过冷度,制备出初生相α晶粒等效圆直径为27μm~48μm、晶粒形状因子约为1.46的半固态浆料。其中中等喷雾条件下,实验结果最优。该方法为解决熔体均匀过冷形核和非枝晶生长提供了一种新的视角。     

浇注温度对自孕育铸造法制备AM60镁合金半固态浆料的影响(Ⅰ)

采用新型的自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料,研究浇注温度对自孕育法制备AM60镁合金半固态浆料的影响。结果表明:随着浇注温度的降低,组织中发达和粗大的树枝晶逐渐减少;在接近液相线温度时出现小块状或蔷薇状晶粒,晶粒的尺寸逐渐减小;分布逐渐趋向正态分布,且存在一个合适的温度加工区间,即630～680℃,对应的晶粒尺寸为58.4～63.1μm。加入的孕育剂在熔体中起到内冷铁作用,加快熔体的冷却速率,使熔体快速到达半固态区间。采用自孕育法制浆时,合金熔体中晶核主要来源于熔体中的高熔点质点(Al8Mn5)、孕育形核和晶粒游离与增殖。     

熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的研究

探讨了温度诱导不可逆液液结构转变、低温熔体温度、高低温熔体混合比对熔体混合法细化Al-18Si合金初生Si的影响,研究了低温熔体温度、高低温熔体混合比对初生Si细化的作用规律,同时也对高温熔体状态及半固态低温熔体的作用机制进行了分析.结果表明,在选择高温熔体温度为1 150℃(1 h),低温熔体温度为640℃,其混合比例wL∶wH为0.5∶1时,初生Si细化效果最佳,其平均直径可细化到12 μm以下.     

低压交流电脉冲下Al-7%Si合金晶粒细化机理研究

采用不同凝固阶段施加低压交流电脉冲以及在模具中嵌入不同直径金属网限制熔体对流的方法,研究了低压交流电脉冲细化Al-7%Si合金宏观凝固组织的机理。结果表明,低压交流电脉冲处理620℃以上的过热熔体以及在a-Al初生相生长后半阶段施加电脉冲均不会细化合金晶粒,晶粒细化主要发生在a-Al初生相形核阶段和生长前半阶段。金属网内外晶粒均得到了细化,但网外晶粒更细小,且网内微观组织为发达的树枝晶,网外为蔷薇状组织。低压交流电脉冲孕育效应及Joule热效应不会对Al-7%Si合金晶粒细化产生明显影响,合金晶粒细化主要是电磁力诱导的熔体流动引起晶核增殖和脉冲电流作用下形核动力学改变而引起形核率增加协同作用的结果。