剪切速率对半固态镁合金浆料质量的影响

采用半固态流变压铸成形工艺,研究了高剪切速率双螺杆机械搅拌制浆机中剪切速率对半固态镁合金浆料质量的影响规律。试验表明,在其它工艺参数相同的条件下,随着螺杆剪切速率的增大,半固态浆料的固相率降低,初生α-Mg相晶粒平均尺寸减小。剪切速率高于2 730 s-1时,晶粒的圆整度变化不大;剪切速率低于1 365 s-1时,组织形态明显恶化。     

螺杆结构和类型对半固态镁合金浆料质量的影响

研究了双螺杆结构对AZ91D半固态镁合金浆料质量的影响,并与单螺杆的制浆效果进行了比较.试验结果表明,两种高剪切速率的双螺杆制浆机均可获得固相率为15%～60%、晶粒平均直径为35～55 μm左右的超细球团状组织.双螺杆组合式结构比单一螺距结构的混和效果更好,得到的半固态镁合金组织更细小、更圆整,但是,前者比后者维修、清理更困难.单螺杆制浆机由于其剪切速率低,对物料的混合作用不强烈,制备的非枝晶组织呈条状或不规则块状分布,晶粒平均直径为60～80 μm左右.     

螺杆结构和类型对半固态镁合金浆料质量的影响

研究了双螺杆结构对AZ91D半固态镁合金浆料组织的影响，并与单螺杆的制浆效果进行了比较。试验结果表明，2种高剪切速率的双螺杆制浆机均可获得固相率为15％～60％、晶粒平均直径为35～55μm的超细球团状组织。由于组合式双螺杆由输送、剪切、混合等结构元件组成，加强了剪切与混合元件捏合处熔体的均匀化和剪切效果，使得双螺杆组合式结构比单一螺距结构的混合效果更好，得到的半固态镁合金组织更细小、更圆整。单螺杆制浆机由于其剪切速率低，对物料的混合作用不强烈，制备的非枝晶组织呈条状或不规则块状分布，晶粒平均直径为60～80μm。     

高剪切熔体处理下半固态A357合金浆料的组织特征研究

以A357铝合金为试验材料,利用双螺旋流变制浆设备进行了半固态浆料的制备工艺研究。考察了高剪切熔体处理,也即高强度的搅拌剪切和高强度的紊流作用下,搅拌速度和搅拌时间对铝合金非枝晶组织的形成以及组织特征的影响。结果表明:随着搅拌速度的提高,坯料组织中初生α-Al晶粒尺寸减小,形状变得圆整均匀,但是固相体积分数逐渐减小,搅拌速度的增大对球晶的生长起到了抑制作用;熔体在双螺旋设备中的凝固主要经历了连续冷却以及等温剪切两个过程,搅拌时间越长,晶粒越圆整均匀,尺寸越大,但晶粒密度会急剧下降,总的固相分数不会发生明显变化。     

热处理对半固态A356铝合金挤压铸件组织与性能的影响

将低温浇注制备的半固态A356铝合金坯料加热至半固态浇注、挤压成形。采用正交试验法研究了固溶、时效对半固态A356铝合金挤压铸件组织与力学性能的影响。结果表明,时效时间对抗拉强度、屈服强度、伸长率影响最大,且都是随着时效时间增长先上升后下降;试验6获得较好的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为340 MPa、325 MPa、9.56%。     

铸型冷却速度对半固态镁合金浆料凝固组织的影响

采用不同直径型腔的铜质和铁质两种金属型,研究了铸型冷却速度对双螺杆机械搅拌法制备的半固态镁合金浆料凝固组织的影响.结果表明,随着铸型冷却速度的降低,半固态浆料的固相率升高,初生α-Mg相晶粒平均尺寸增大.采用铁质重力金属型不能制备直径大于φ25mm的半固态镁合金坯料,半固态浆料必须采用压铸或挤压成形的方法才能为触变成形工艺提供优质的半固态坯料.     

弱搅拌功率对半固态AlSi7Mg合金浆料组织的影响

采用低过热度浇注和弱电磁搅拌制备浆料技术制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了弱搅拌功率对合金浆料初生相α-Al形貌的影响以及浆料组织的径向分布.研究结果表明, 在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,当AlSi7Mg合金液在浇注温度为630 ℃、搅拌功率为0.36 kW时可制备出初生α-Al相形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、直径为127 mm的AlSi7Mg合金浆料;在低过热度浇注和弱电磁搅拌条件下,适当提高搅拌功率可改善初生α-Al相形貌,但当搅拌功率提高到一定程度,再增大搅拌功率,初生α-Al相形貌并没有得到进一步改善;从半固态AlSi7Mg合金浆料组织的径向分布看,由边部到心部,浆料的组织形貌从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织演化.     

铸轧对半固态镁合金组织的影响

实验研究了镁合金半固态铸轧的组织。铸轧试验是在一台自制的铸轧试验机上进行。试验结果表明,铸轧对半固态镁合金组织有显著的影响。铸轧前的半固态镁合金是由机械搅拌制备,组织中先结晶的固相颗粒形状不规则,有枝晶的痕迹;然而铸轧后组织中,先结晶的固相颗粒形状变得非常圆整,接近球形。基于试验结果,提出了半固态铸轧对一次相颗粒的圆整化机制。认为铸轧对半固态组织的圆整化作用是通过固液两相相对流动摩擦消除尖角而圆整化或固相颗粒翻滚破碎重叠合并而圆整化两种方式实现的。此外,在一定的工艺条件下,凝固的金属在进一步的轧制变形中,圆整的球形一次相颗粒被轧制变形,变成为椭球状。     

等温处理对半固态ZA27组织演变的影响

采用加入微量元素锆对ＺＡ２７合金进行变质处理,并加热到液－固相区不同温度,采用不同时间进行等温处理,以观察所获得的ＺＡ２７合金半固态组织的演变规律。结果表明,经过变质处理后的合金在液－固相区不同温度保温时,具有以下的组织演变规律,树枝晶,碎块状,颗粒状,球状,晶粒长大。     

一种搅拌工艺制备A356半固态浆料的实验研究

开发了一种制备A356铝合金半固态浆料的搅拌工艺。与现有的机械搅拌和电磁搅拌不同的是该搅拌工艺是在熔融金属开始凝固前进行搅拌,其搅拌的作用是使初生晶均匀分布而不是破碎枝晶,并研究了搅拌棒的材质、插入熔体的温度、旋转速度及其直径对初生晶的形状、尺寸和分布的影响。结果表明,当搅拌棒与熔融金属的材料相同时,搅拌棒表面作为初生晶体的形核位点,生成众多的初生晶核,随着搅拌棒的旋转这些初生晶核不断地从棒表面分离进入熔体中,引起初生晶的细化和球化。通过优化搅拌棒插入熔体的温度、旋转速度及其直径等工艺参数,可以获得尺寸均匀细小的近球形初生晶的理想半固态浆料。     

半固态浆料复合电磁搅拌连续制备技术研究

如何获得优质的半固态浆料是促进金属半固态加工技术工业应用的关键技术之一,现有多种制浆方法的共同问题在于:难以连续批量制备、工艺控制难度大、浆料质量不高等。通过环形制浆室外复合电磁场及温度场的综合控制实现半固态浆料的连续制备表明,环形制浆室有利于提高电磁搅拌效率及连续制备条件下温度场的有效控制,复合电磁场造成的紊流更利于环形制浆室内温度场、浓度场的均匀一致,环形制浆室内温度梯度的合理控制是连续制备优质半固态金属浆料的关键。试验在连续条件下获得了不同固相百分数的半固态金属浆料。     

自孕育半固态制浆技术的研究

分析了国内外制浆技术的现状及组织形成的理论,提出了一种新的半固态制浆技术——自孕育法,即采用与合金同成分的本体孕育并经过导流器进一步孕育的方法,并对AM60合金进行了浆料制备试验。通过控制合金熔体温度与局部过冷使之具有大量的晶核,再利用流动冲刷,获得具有非枝晶初生固相的固-液混合浆料。试验结果表明,经过自孕育处理,当温度为650℃、孕育剂加入量为熔体质量的11%时,制备的半固态浆料具有均匀、细小、非枝晶状的微观组织,晶粒平均尺寸仅为51μm。     

熔体处理对A356合金半固态浆料组织的影响

研究了熔体处理对A356合金半固态浆料组织的影响，结果表明，适当的熔体处理工艺具有一定的生成非枝晶组织的作用，但很难实现半固态浆料的快速制备；“熔体处理＋双向电磁搅拌”复合技术具有较高的浆料制备效率，为流变成形的制浆提供了可能。同时，优化出A356合金的最佳熔体含量（质量分数），即0．6％的Al-5Ti-B和0．4％的A1-10Sr。     

半固态A356合金浆料的新型制备技术

采用直管浇注法制备了半固态A356铝合金浆料,获得了金属半固态加工要求的细小、球状的“非枝晶”组织,并分析了浇注高度和浇注温度对组织形成过程的影响。实验结果表明：直管在该工艺中起到了增加形核的作用;合适的浇注高度和低温浇注有利于形核;随着浇注高度的提高,初生-αAl晶粒逐渐从蔷薇状向球状和颗粒状转变,晶粒形貌也逐渐变好;随着浇注温度的降低,初生-αAl晶粒向球状或颗粒状转变,分布均匀,圆整度好。在本实验条件下,最佳的浇注高度为430 mm;合适的浇注温度为630～615℃。所得浆料从中心到边缘经历了一个从球状向破碎蔷薇状、再向枝晶状组织转变的过程。     

半固态过共晶高铬铸铁浆料在离心力作用下的凝固组织

对于倾斜冷却体法制备的半固态过共晶高铬铸铁浆料，采用离心铸造法将其制备成环形铸件，并观察和分析该铸件组织。结果表明，首先在半固态组织中初生碳化物出现偏析现象，且存在明显的偏析分界线，分界线位于距离环形铸件径向外侧面约6mm处。其次，在本试验条件下，离心力的作用只能部分消除半固态过共晶高铬铸铁组织中的缩松倾向，而且在组织中也存在缩松出现的分界线，即小于距环形铸件径向外侧面约6mm的径向区域内无缩松产生，大于距环形铸件径向外侧面约6mm的径向区域产生缩松。     

超声振动制备5052合金半固态浆料的研究

研究了超声振动制备5052合金半固态浆料中各工艺参数对半固态浆料组织的影响。对665℃的铝合金熔体进行了超声振动试验。结果表明,合金熔体在超声场中作用90s左右,可得到晶粒尺寸约为110μm的非枝晶半固态浆料;随着超声作用时间的延长,晶粒越来越圆整,但90s后变化不大。启振温度是影响浆料组织的重要因素,在675℃时导入超声对熔体处理90s后,浆料的平均晶粒尺寸约为95μm,且呈球状。浆料在保温2min的过程中晶粒增长缓慢,4min时晶粒已开始大量融合。     

过共晶铝硅合金半固态浆料表观粘度研究

通过自制的双筒旋转粘度计对过共晶ZL117合金的表观粘度进行了研究。结果表明,随着保温温度的降低,即固相率的升高,ZL117合金浆料的表观粘度随之增加;随着搅拌电流的增加,其表观粘度先降低,在搅拌电流为14A左右时达到最低,然后增大;随着冷却速度的增大,其表观粘度增大。     

保温时间对过共晶ZL117合金半固态浆料组织的影响

论述了ZL117合金半固态浆料制备后保温时间对浆料性质的影响。试验结果表明，随着保温时间的延长，ZL117合金半固态浆料的固相率变化不大；浆料中初生Si的平均颗粒度呈明显增加的趋势；浆料中的初生相的形状在15mi。内随时间的变化而变得越来越尖锐，15min后随着初生Si的聚集，初生Si的形状变化不是很明显。     

Semi-solid casting (SSC) of zinc alloy nanocomposites

An innovative casting method that combines semi-solid casting (SSC) and metal matrix nanocomposite (MMNC) technology was successfully demonstrated. The method uses the grain refining properties of the nanoparticles in the MMNC to produce slurry with the appropriate globular structure for semi-solid casting. In this way no additional material processing or mechanical agitation is necessary to achieve the desirable slurry microstructure. The grain refining attributes of the nanoparticles were shown to stem from the promotion of nucleation in the solidifying matrix alloy. Differential scanning calorimetry (DSC) showed a reduced undercooling necessary for nucleation owing to the nucleation catalytic potency of the nanoparticles. Using this method zinc alloy AC43A nanocomposite with 0.5 wt.% SiC β nanoparticle additions were cast at a 30% solid fraction. The resulting castings showed increased ductility, reduced shrinkage, and increased strength compared to their monolithic liquid cast counterparts.