新SIMA法制备AZ91D镁合金半固态坯

借助于等径道角挤压试验、镦粗试验、半固态等温处理等试验方法,并利用金相显微镜、SEM等试验分析设备,对原始铸坯、镦粗和等径道角挤压3种加工状态的AZ91D镁合金在等温处理过程中的微观组织演变进行了研究.通过与原始铸坯直接等温处理和镦粗后等温处理生成的半固态坯的微观组织作比较,提出了新SIMA制备AZ91D镁合金半固态坯方法.新SIMA法制备的半固态坯料的微观组织均匀,晶粒球化程度好,晶粒细小,平均晶粒尺寸在20～50 μm之间.随着保温时间的延长,新SIMA法制备半固态坯料的微观组织有长大的现象,其可用Ostwald熟化理论描述.随着等温处理温度的升高,晶粒的尺寸先增加后减小,形状系数接近1.随着材料在ECAE中获得的等效应变的增加,半固态坯料的晶粒尺寸减小.     

半固态ZA96镁合金部分重熔过程中的组织演变

对自孕育法制备ZA96镁合金半固态坯料进行了部分重熔,研究了等温温度和保温时间对微观组织演变的影响。结果表明,随着等温温度增加和保温时间延长,半固态组织中固相率降低,其晶粒尺寸和圆整度呈先减小后增大的变化趋势。在530℃保温20min可获得理想的半固态组织,其平均晶粒尺寸、圆整度和固相率分别为75.69μm、1.45和58%。保温10min左右,其晶粒的粗化、枝晶臂合并及分离基本结束,其后晶粒发生球化、吞并和长大,其长大规律符合Ostwald熟化理论。     

挤压态7075铝合金半固态加热过程中的组织演变

研究了加热温度和保温时间对部分重熔再结晶方法(RAP)制备7075铝合金半固态坯料过程中的组织演变的影响。结果表明,通过在半固态温度区间加热可以将挤压态7075铝合金的纤维组织转变为半固态颗粒状晶粒组织。随着加热温度的提高和保温时间延长,挤压态组织逐渐消失,颗粒状晶粒经再结晶生长并合并长大;颗粒状晶粒的尺寸随加热温度和保温时间的增加而变大。在试验条件下,高温短时间加热比低温长时间下获得的半固态组织更加细小均匀。通过试验得出RAP法制备7075铝合金半固态坯料的优化工艺参数为600℃下保温5min。     

等温重熔7075铝合金微观组织演变及预测研究

以7075-T651铝合金挤压材为研究对象，研究半固态等温重熔过程中等温温度和保温时间对坯料微观组织的影响，并基于Deform-3D软件JMAK模块中Grain-Growth模型预测液固区间晶粒长大规律。结果表明，随着等温温度和保温时间的增加，晶粒尺寸随之增大，晶粒趋近圆整，液相含量增多。在高固相区间保温时，组织经历了再结晶、合并长大和部分重熔等过程；在低固相区间保温时，组织短时间内即再结晶完全，并迅速长大，长大过程主要以Ostwald熟化机制为主。等温重熔晶粒长大公式中指数值n值取n=3更符合液固区间等温重熔的实际情况。经计算，在不同等温温度下，晶粒长大速度依次为：55.1、295.3、817.9μm³/s。从能量的角度考虑，结合晶粒长大公式，测得试验材料晶粒长大的晶界移动激活能为118.6 kJ/mol，基于此预测了等温温度在550～620℃范围内的晶粒长大规律，预测结果和实际测量结果接近。     

AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造组织的重熔演变

采用光学显微镜及图像分析仪,研究了AlSi7Mg合金低过热度半连续铸造坯料在不同加热温度及保温时间下重熔的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究了加热过程中组织演变及晶粒长大过程。结果表明,重熔加热温度及保温时间共同影响着合金重熔组织的演变进程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效控制AlSi7Mg合金重熔加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态浆料组织。     

冷变形对LC9铝合金等温转变半固态组织的影响

对冷变形金属进行等温加热转变制备半固态LC9铝合金坯料，并对其工艺过程及组织演变进行了研究，讨论了变形量、加热温度和保温时间等工艺参数对LC9铝合金组织的影响。结果表明，对冷变形金属采用等温处理，可获得均匀、细小的半固态坯料，很好地满足半固态制坯的要求；增加变形量使组织中的液相比例明显增加，晶粒尺寸变小；提高加热温度或延长保温时间有利于晶粒粒化，但是过高的温度和保温时间，会加快晶粒长大，促使晶粒粗化。     

镁合金ZK60-RE半固态坯的微观组织演变

采用常规铸造法和等径道角挤压分别制备了镁合金ZK60-RE半固态坯;用金相显微镜研究了2种半固态坯料在等温热处理过程中的微观组织演变。结果表明：与传统铸造方法制备的半固态坯相比,采用等径道角挤压制备的半固态坯的晶粒细小、圆整,适合于半固态成形。在等温热处理过程中,2种坯料晶粒粗化的机制是合并长大和Ostwald长大。铸态坯料晶粒液相来源于非平衡凝固时在晶内产生的共晶组织,以及在随后的合并长大过程中晶粒所包裹的液相。随着保温时间的延长,铸态坯料的晶粒尺寸变化情况是：增大、减小然后又增大;而挤压态坯料的晶粒尺寸呈单一增大趋势。     

新SIMA法制备AZ91D半固态坯

利用等径道角挤压试验、半固态等温处理试验、金相显微镜、SEM等试验方法和分析设备，对经过等径道角挤压的AZ91D镁合金在等温处理过程中的微观组织演变进行了研究。通过研究，提出了新SIMA制备AZ91D镁合金半固态坯方法。新SIMA法制备的半固态坯料的微观组织均匀，晶粒球化程度好，晶粒细小，平均晶粒尺寸在20—50μm之间。随着保温时间的延长，新SIMA法制备半固态坯料的微观组织有长大的现象，其可用Ostwald熟化理论描述。随着等温处理温度的升高，晶粒的尺寸先增加后减小，形状系数接近1。随着材料在ECAE中获得的等效应变的增加，半固态坯料的晶粒尺寸减小。     

SIMA法工艺参数对6061铝合金半固态组织和性能的影响

以15 mm的6061商业铝合金板材为原材料,采用室温镦粗为预变性方式的SIMA(应变诱导熔体激活)法制备了6061合金半固态坯料,研究了变形量和热处理工艺对半固态组织演变和性能的影响。结果表明,镦粗变形可使6061初始板材中的晶粒被打碎而细化,并储存变形能,而随变形量增加,半固态组织中固相颗粒尺寸减少、圆整度更好,当达到临界变形量33.3%后组织变化不大。提高热处理温度可以促使液相比例提高和加快晶粒圆整化进程,但也使晶粒尺寸长大的速度更快。随热处理时间延长,晶粒尺寸先减小后增大并逐渐圆整化。热处理后,6061半固态坯料的室温屈服强度比初始与墩粗后的板材低,但是伸长率得到明显提升,且屈服强度随着热处理时间的延长急剧下降。6061合金半固态坯料的最优SIMA法制备工艺参数是:变形量为33.3%,等温热处理温度为620℃,保温时间为45 min。     

2024铝合金半固态组织演变及触变成形

采用再结晶与重熔法制备了2024铝合金半固态坯料,研究了不同重熔温度和保温时间下坯料的微观组织演变,以及工艺参数对晶粒尺寸和球化程度的影响。通过触变挤压铸造成形试验,分析了不同坯料高度下制件不同位置的力学性能差异。结果表明,坯料的微观组织随着保温时间的延长逐渐演变为挤压态纤维组织的消失、α-Al再结晶晶粒的初生和其球化与长大,且该过程随重熔温度的升高而加快;半固态球状晶粒的尺寸和球化程度均随重熔温度和保温时间的增加而变大;最佳工艺参数为613~621℃时保温20~30min,此时晶粒平均直径约为75μm,圆整度约为0.74。在此工艺参数下,触变成形制件的抗拉强度可达383MPa。