半固态铝合金浆料的复合制备和流变成形研究

利用短时弱电磁搅拌和低过热度浇注制备了半固态AlSi7Mg铝合金浆料,随后对该浆料进行了均热处理,并探讨了浆料温度、压射比压与压射速度对铝合金浆料流变成形过程的影响.制备结果表明,在630～650 ℃下浇注,同时辅以短时低强度电磁搅拌,AlSi7Mg合金中的初生α-Al呈现为球状,个别的初生α-Al呈现为蔷薇状;在固液两相区进行均热处理时,促进了初生α-Al的熟化作用,使初生α-Al进一步球化和粗化.成形结果还表明,浆料温度、压射比压和压射速度对半固态AlSi7Mg合金浆料的充填性影响较大,压射比压和压射速度越大及浆料温度越高,型腔越容易充满;铁芯位置距离内浇道越近,越有利于半固态AlSi7Mg合金浆料的充填;对于试验的钥匙铸件,只要浆料温度≥585 ℃,或压射比压≥20 MPa,或压射速度≥1.73 m/s,半固态AlSi7Mg合金浆料都可充满型腔.流变成形铸件的组织分布很均匀,表明采用低过热度浇注和弱电磁搅拌相结合所制备的半固态AlSi7Mg铝合金浆料适合流变成形,有利于获得高质量的压铸件.     

新工艺制备半固态A356铝合金浆料

提出了在电磁搅拌制备半固态A356铝合金浆料时插拔Cu棒的一个新工艺.由于在半固态铸锭轴向区域引入低温,可进一步提高电磁搅拌效果,铸锭各部位均由细小α-Al晶粒组成.该工艺还可适当提高低过热度浇注的温度而有利于实际生产.     

半固态A356铝合金流变浆料的制备技术研究

利用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺成功地制备了A356半固态流变浆料。研究了浇注温度、搅拌功率和搅拌时间对A356铝合金的半固态浆料的影响。研究表明,该工艺可制备出符合流变成形所需的A356铝合金半固态浆料,浇注温度在液相线附近,搅拌功率越大,搅拌时间大于6s制备的A356半固态流变浆料中的初生α-Al越圆整,尺寸越细小。最佳工艺参数:搅拌温度为630℃,搅拌功率为1.2kW,搅拌时间为6s。     

行波电磁搅拌制备半固态AlSi7Mg合金浆料

采用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌复合制备工艺制备较大容量的半固态AlSi7Mg合金浆料,探讨了电磁搅拌功率和频率对较大容量半固态AlSi7Mg合金浆料组织中的初生α-Al形貌和分布的影响规律。试验结果表明,在低过热度浇注和弱行波电磁搅拌条件下,当浇注温度为630℃、搅拌功率为1.52kW、电磁搅拌频率为5Hz、搅拌时间为8s时,可制备出初生α-Al形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、较大容量的半固态AlSi7Mg合金浆料。在低过热度浇注和弱行波电磁搅拌条件下,当浇注温度为630℃、电磁搅拌频率为5Hz,,适当提高电磁搅拌功率可改善初生a-Al的形貌,组织分布比较均匀,但当搅拌功率超过1.52kW时,初生α-Al形貌并没有得到进一步的改善,初生α-Al形貌大部分为球状,组织分布也比较均匀。在低过热度浇注和弱行波电磁搅拌条件下,当浇注温度为630℃、电磁搅拌功率为1.27kW,适当提高电磁搅拌频率可改善初生α-Al的形貌,但当电磁搅拌频率超过10Hz时,初生α-Al形貌并没有得到明显改善,初生α-Al形貌大部分以球状为主,组织分布比较均匀。     

含铒A356合金半固态浆料的制备

采用添加稀土元素铒(Er)变质处理和弱电磁搅拌制备了A356合金的半固态成形浆料。利用微观组织观察、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等手段,对制得试样的微观组织进行了研究,并对其形貌演变机理做了分析讨论。结果表明,微量(0.05%)Er元素添加到合金中,可使合金的初生α-Al晶粒从蔷薇花状变成细小的球状。在625℃时对含Er的合金液进行适当的弱电磁搅拌,可以进一步细化合金晶粒,制得半固态成形所需的浆料。     

锥桶式流变成形机制备A356铝合金半固态浆料的研究

采用自主研发的锥桶式流变成形机(TBR),研究了浇注温度、内锥桶转速及剪切温度对A356铝合金半固态组织的影响规律。结果表明,适当降低浇注温度、提高内锥桶转速或降低剪切温度,均有利于获得初生相颗粒细小、圆整、分布均匀的半固态组织;当浇注温度为660℃、内锥桶转速为500r/min、剪切温度为590℃时,获得了理想的半固态浆料,其初生固相颗粒平均直径为41μm,形状因子为0.89;半固态组织的形成受到枝晶破碎和枝晶抑制生长两方面因素的共同影响。     

半固态ZL201A铝合金浆料的制备

利用低过热度浇注和弱电磁搅拌方法制备了半固态ZL201A铝合金浆料,浇注温度分别为678、663、648℃,利用光学显微镜观察了不同条件下的浆料组织。试验结果表明,随着浇注温度的降低,半固态ZL201A铝合金浆料内部组织中的初生α-Al由蔷薇状向球状转变,晶粒尺寸逐渐变小,分布更均匀。同时,浆料边缘和底部组织中的初生α-Al的形貌由粗大的枝晶向蔷薇状转变。对于半固态ZL201A铝合金浆料的制备,较佳的浇注温度为663℃。电磁搅拌均匀了ZL201A铝合金液的温度场,加大了同时凝固的区域,细化了初生α-Al晶粒;同时结晶潜热的集中释放有助于蔷薇状初生α-Al的根部熔断,加速了球状初生α-Al的形成。     

半固态A356铝合金浆料的行波搅拌制备工艺

采用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺,成功制备出初生α-Al为球状的较大尺寸A356铝合金半固态浆料.研究了浇注温度、搅拌频率和搅拌功率对A356铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金组织中的初生α-Al更圆整.当搅拌频率达到或高于10Hz时,半固态A356铝合金浆料中的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态A356铝合金熔体中的蔷薇状初生α-Al受到更剧烈的附加温度起伏而使枝晶根部熔断,形成更多更圆整的球状初生相.因此,在630℃浇注、搅拌频率为10Hz和搅拌功率为1.72kW下,能制备出更圆整、细小的初生α-Al.     

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响.试验结果表明：单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用（旋转感应＋无芯感应）复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量.     

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响。试验结果表明:单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用(旋转感应+无芯感应)复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量。     

Preparation of Semi-Solid AlSi7Mg Alloy Slurry

The semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of large size was prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring in this paper. The effects of pouring temperature and stirring power on the microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry were studied. The results show that the semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of 127mm in diameter can be prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring technology and this new technology can save energy and make the pouring process convenient. When the liquid AlSi7Mg alloy is poured at 650 or 630, the solidified microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring is remarkably improved compared with that of the slurry without stirring, the primary -Al grains appear rosette-like or spherical. When the pouring temperature is decreased, the shape of the primary -Al grains is gradually changed from dendritic-like grains to spherical grains. When the pouring temperature is appropriately increased, namely raised to a certain superheat, the pouring process becomes easier and an ideal spherical microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring can also be obtained, in this experiment, when the stirring power is 0.36kW, the optimized pouring temperature parameter is 630.When the AlSi7Mg alloy slurry is prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring, when the pouring temperature is 630,increasing the stirring power appropriately could gain better spherical primary -Al grains,but if the stirring power is increased to a certain value, the shape of the primary 冄-Al grains is not further improved, in this experiment, the optimized stirring power parameter is 0.36kW.     

电磁搅拌法制备铝合金半固态坯料的研究

分别研究了搅拌电流及搅拌频率对2A50铝合金半固态坯料中心及边缘位置微观组织的影响规律。结果表明：无搅拌电流及搅拌频率时,坯料的微观组织主要由粗大的树枝晶组成,部分枝晶臂长度甚至超过200 μm,不能用于半固态成形。随着搅拌电流或搅拌频率的增加,中心与边缘位置的平均晶粒尺寸均不断减小并在搅拌电流超过30A或搅拌频率超过30Hz时略有增加;中心与边缘位置的形状因子都不断增加并逐渐趋于平缓,但当搅拌电流为40A或搅拌频率为40Hz时略有下降;同时,中心与边缘位置微观组织的均匀性越来越好。在搅拌电流30A、搅拌频率30Hz条件下,能够制备出平均晶粒尺寸和形状因子分别为75.6 μm及0.73的具有理想微观组织的半固态坯料。     

双向弱电磁搅拌+等温保温处理制备半固态A356合金浆料的研究*

结合弱电磁搅拌和熔体等温保温技术,提出了一种复合浆料制备新工艺：双向弱电磁搅拌+等温保温处理。研究了铝熔体双向弱电磁搅拌后等温温度580~610℃、等温保温时间3~15min对凝固组织形貌演化规律的影响。结果表明,在不同的等温保温参数作用下,随着温度升高、时间延长,初生相尺寸逐渐细化球化,但等温温度和等温时间存在阈值。超过阈值,初生相反而粗化。经过对比初生相形貌可知,在等温温度600℃、等温时间7min条件下初生相的尺寸细化和球化程度达到最佳,平均等积圆直径为29.4μm,形状因子0.86。因此,该温度和时间是半固态A356铝合金在复合工艺条件下,匹配合理的熔体等温处理工艺参数。通过该新型复合工艺可制备出品质合格的半固态铝合金浆料。     

半固态A356铝合金流变特性研究

用自行研制的同轴圆柱旋转流变仪对半固态A356铝合金浆料的流变特性及组织演变进行研究.结果表明:等温剪切时,浆料稳态表观粘度随着剪切速率的增大而下降,半固态A356铝合金具有明显的触变性.在连续冷却条件下,半固态浆料的表观粘度随着温度的降低而先缓慢后迅速增大,冷却速度显著影响半固态A356铝合金的表观粘度,降低冷却速度,由于搅拌充分而导致表观粘度明显下降.显微结构分析也可以反映出剪切速率、温度和冷却速度对表观粘度的影响规律.     

超声波搅拌法制备半固态铝——铜合金的研究

采用高能超声波搅拌法的方法对Al-5%Cu合金进行处理,制备半固态Al-5%Cu合金,重点研究了高能超声波处理熔体的温度、处理时间以及超声波的输出功率等重要参数对半固态Al-5%Cu合金组织形貌的演变过程的影响。实验结果表明:当铝合金熔体温度在610℃～660℃之间时,随着开始导入超声波时熔体温度的升高,铝合金的初生晶粒形貌逐渐演变成细小的球状颗粒;当控制熔体为660℃的时,随着导入超声波输出功率的增大和搅拌时间的延长,Al-5%Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒。     

6061铝合金半固态浆料的行波电磁搅拌制备工艺

采用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺,成功制备出6061铝合金半固态浆料。研究了浇注温度、搅拌功率和搅拌时间对6061铝合金半固态浆料的影响。结果表明:低过热度浇注和弱行波电磁搅拌技术可获得具有良好球状初生α-Al的6061合金半固态组织。浇注温度接近液相线温度,搅拌功率大于2.5kW,搅拌时间大于10s时,6061铝合金半固态浆料中的初生α-Al细小圆整,尺寸均匀。但是当浇注温度降至液相线温度时,组织中出现少量树枝晶。最佳工艺参数:浇注温度667℃、搅拌功率2.5kW、搅拌时间10s。     

Microstructures of an AlSi7Mg alloy by near-liquidus casting

Semi-solid ingots of an AlSi7Mg alloy were obtained using the method of near liquidus casting. Their micro- structures exhibit the characteristics of fine, equiaxed, and non-dendrite, which are required for semi-solid forming. The in- fluences of casting temperature, heat preservation time, and cooling rate on the microstructure were also investigated. The results show that in the temperature region near liquidus the grain size becomes small with a decrease in casting temperature. Prolonging the heat preservation time makes grain crassitude at the same temperature. And increasing the cooling rate makes grain fine. The microstructure of the alloy cast with iron mould is finer than that with graphite mould.