电磁搅拌的半固态60Si2Mn钢流变轧制的组织特征

为了研究半固态钢铁材料轧制成形工艺，采用60Si2Mn弹簧钢作为实验材料，对其进行1道次的半固态轧制变形，研究了半固态浆料轧制前、后的组织变化，明确了在轧制变形区中半固态浆料的组织变化特征，研究结果表明：经1道次半固态轧制变形后，半固态浆料的组织得到明显改善，同时半固态浆料中的液、固相产生分离，固相颗粒大多聚集在轧制的中间区域，液相主要流向轧件的边部而导致液相偏析，使轧制产品的边部和中部的组织分布不同；当固相率达到一定值时，固相颗粒才发生塑性变形，被压扁拉长。     

高碳工具钢半固态流变轧制

探讨了高碳工具钢常规的加工方法和半固态流变轧制技术，结果表明将在凝固过程中进行搅拌后制备的高碳工具钢半固态浆料直接进行流变轧制，可生产出成分均匀、没有偏析的产品，消除了在常规轧制中很难克服的网状碳化物等缺陷；半固态固相颗粒细小而且呈球状可生产出高强、高韧性的工具钢。半固态轧制有可能成为未来高碳工具钢生产的一种新工艺。     

连续冷却搅拌A2017半固态合金流变行为研究

采用回转式熔体物性综合测试仪测定了A2017合金半固态浆料在连续冷却搅拌条件下的表观黏度变化,对其组织变化进行分析,研究了连续冷却搅拌条件下A2017合金半固态浆料的流变行为.实验结果表明,连续冷却搅拌条件下,A2017合金半固态浆料的表观黏度随固相率的增大而增大;在固相率一定的情况下,降低冷却速度或增大剪切速率,均导致表观黏度降低.显微组织观察表明,半固态浆料的流变行为与其微观组织结构有很强的关联,降低半固态浆料温度,浆料固相颗粒含量增加,表观黏度增大;降低冷却速度或增大剪切速率有利于半固态浆料固相颗粒形态向非枝晶形态的转变,因而半固态浆料表观黏度降低,流动性好.     

A2017合金半固态压缩的变形机制和成形性能

利用Gleeble-1500热学-力学模拟机,对A2017半固态合金进行半固态压缩变形实验,分析了应力-应变曲线和组织变化,研究了压缩变形机制及成形性能结果表明,用单辊搅拌冷却(SCR)技术制备的A2017半固态合金的组织为细小均匀的非枝晶等轴晶,二次加热后可转化为均匀的球形晶和共晶液相组成的半固态组织;A2017合金半固态压缩变形的塑性好、变形抗力低;随着变形温度的升高或者变形速率的降低,变形的抗力降低.在稳定的流动变形阶段,A2017合金的半固态变形机制主要由液相流动和固相颗粒的转动与滑动组成,触变性能稳定,最大半固态加工变形范围为60%左右.     

半固态AlSi4Mg2铝合金的稳态流变性能

利用Couette型同轴双简流变仪检测了半固态AlSi4Mg2合金浆料的等温稳态表观粘度．结果表明：半固态AlSi4Mg2合金浆料的稳态表观粘度随着固相分数的增加而增大,并且当固相分数达到某一临界值之后迅速增大．当固相分数较低时,半固态AlSi4Mg2合金浆料的粘滞力主要来自液态合金的粘度,但随着固相分数的增加,固相颗粒之间以及与液相之间的碰撞和摩擦变得越来越强烈,使得合金浆料的表观粘度越来越高．半固态AlSi4Mg2合金浆料的稳态表观粘度随着剪切速率的增大而减小,并且随着剪切速率的提高,表观粘度急剧增大,所对应的临界固相分数也随着增大．当剪切速率很高时,固相颗粒的形状更加趋于球化,浆料的粘滞力下降,浆料的表观粘度就更小．半固态AlSi4Mg2合金浆料的稳态表观粘度ηa与固相分数fs和剪切速率γ之间的关系可以近似地表示为ηa=25.5exp（6.13fs）γ^-1.16     

钢铁材料及有色合金构件的多段半固态成形工艺研究

目的为了有效抑制半固态成形过程中的液相偏析,改善半固态成形构件微观组织和力学性能的均匀性。方法提出了包括多段流变成形和多段触变成形在内的多段半固态成形工艺。多段半固态成形工艺均由半固态坯/浆料制备、预成形、控温冷却和终成形4个阶段组成,分别在热模拟试验机和机械伺服压机上开展了SKD11工具钢和6061铝合金的半固态触变成形和半固态流变成形试验。结果在初成形阶段,具有较高液相分数的半固态坯/浆料以较高的应变速率初步充填型腔,限制了液相外流的时间和空间;在控温冷却阶段,半固态坯/浆料的液相分数因部分凝固而降低;在终成形阶段,具有较低液相分数的半固态坯/浆料以较低的应变速率完成型腔的充填,由于固相晶粒在此阶段发生塑性变形而提高了成形构件的力学性能。结论获得了组织均匀性较好的钢铁材料和有色合金构件,验证了多段半固态成形工艺的可行性。     

铜-石墨复合材料的半固态铸造研究

首次采用半固态加工方法对QTi3.5-3.5石墨复合材料进行了研究,得到了半固态浆料固相率与铸锭中石墨颗粒分布之间的关系,确定了获得石墨颗粒均匀分布的QTi3.5-3.5石墨复合材料的半固态加工技术条件。结果表明,随着半固态浆料固相率的增大,石墨颗粒的上浮偏聚程度逐渐减小,当采用固相率大于40%的半固态浆料进行铸造时,石墨颗粒的上浮偏聚现象得以消除,可获得石墨颗粒均匀分布的QTi3.5-3.5石墨复合材料。     

半固态高碳(C＞1%)工具钢压缩变形的组织演变

采用Gleeble-1500热/力模拟机,对电磁搅拌法制备的高碳钢半固态坯料进行压缩实验,研究半固态高碳(C>1％)工具钢在不同温度、不同变形程度和不同变形速率下压缩变形的组织演变规律.结果表明,随变形程度的增加,试样心部和边部晶粒的尺寸逐渐减小;随温度的升高,固相率降低,试样心部和边部晶粒的尺寸变大;随变形速率的提高,试样心部的晶粒尺寸减小,边部的“大结构”破碎。     

双螺杆机械搅拌半固态镁合金的组织与性能

采用双螺杆机械搅拌制浆机和半固态流变压铸成形工艺制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了材料性能与微观组织之间的关系．结果表明,随着镁液的浇注温度或搅拌机简体温度的降低,半固态浆料的固相率越高,初生α-Mg相晶粒变得更细小和圆整,简体温度比镁液浇注温度的影响更显著．当浆料固相率控制在30％-45％时,半固态流变压铸成形镁合金铸件具有较高的抗拉强度和延伸率;随着晶粒平均尺寸的增加,材料的力学性能逐渐降低．提出了高剪切速率下流变压铸成形非枝晶组织的形成机理．     

Al-4Cu-Mg合金的半固态变形及模型化研究

研究了变形温度和应变速率对Al-4Cu-Mg合金半固态变形行为的影响.实验结果表明:变形温度和应变速率对峰值应力影响显著,对稳态应力影响较小.在变形初期,变形主要以液相的流动(LF)和液固相混合流动(FLS)为主,在液相重新分布以后,变形主要以固相粒子的相互滑移(SS)和固相粒子的塑性变形(PDS)来实现,此阶段容易发生液固相分离现象.以半固态热模拟压缩实验为基础,建立了反映半固态Al-4Cu-Mg合金变形行为的本构关系模型,通过验证可知该模型具有较好的精度.     

Investigation of the Microstructure of Rolled Semi—Solid Steel

In this paper,spring steel-60Si2Mn and stainless steel-1Cr18Ni9Ti were rolled one pass in semi-solid state.The microstructural evolution during rolling of the steels with different solid fraction was investigated.The experimental results showed that the manner of liquid and solid phases flowing and deforming was different.During rolling,most of solid phases remained in the center of the rolled specimens,while liquid phase flowed to the edge,which resulted in the macrosegregation of liquid and solid phases.Only the amount of solid fraction reached a certain value,were the solid phases deformed and flattened.     

Slurry Preparation and Rolling of Semi-solid 60Si2Mn Spring Steel

The nondendritic semi-solid slurry preparation of 60Si2Mn spring steel has been studied in this paper. The experiments have shown that when stirred for 2 min on the test condition, the semi-solid slurry with 50%～60% fraction solid and spherical primary austenitic grains in the size of 100～300μm can be obtained and is easy to be discharged from the bottom little hole of the stirring chamber. The nondendritic slurry of 60Si2Mn spring steel can be rolled into given plate form successfully, but the solid phase and liquid phase is easy to be separated in rolling process so that the solid primary austenite is concentrated in the center and the liquid is near the edge of the rolled plate. The rupture strength and elongation of the plate rolled only once with semi-solid slurry are lower than that of the traditionally repeated hot-rolled plate of 60Si2Mn spring steel.     

φ70～80轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟

开发了采用300mm方坯生产φ70～80mm规格GCr15轴承钢棒材的孔型系统.利用有限元软件MSC.Marc,建立了该生产过程的三维有限元模型.借助MSC.Marc软件的二次开发功能,将GCr15钢的微观组织演变模型与轧制过程的热力耦合有限元模型相结合,预测了该生产过程中的轧制力、轧件变形情况及轧件内部温度、应变、应...     

Mechanical properties and anisotropy of ME20 magnesium sheet produced by unidirectional and cross rolling

The microstructures and textures of 90% unidirectionally (UR) and cross rolled (CR) RE-containing magnesium alloy ME20 were investigated for different reductions per rolling pass (r.p.p). During cross rolling the strain path was changed between the rolling passes which led to a weaker texture development and a finer recrystallized grain size compared to conventional unidirectional rolling. The presence of Ce-containing second phase particles with micrometric sizes is suggested to facilitate recrystallization by particle stimulated nucleation (PSN). The tensile mechanical properties in terms of strength and ductility, and also the sheet anisotropy of the UR and CR rolled materials were investigated at room temperature. CR specimens showed enhanced ductility of 26% elongation-to-fracture and an average r-value close to 1, which was attributed to the soft sheet texture prior to tension.     

添加Sm对不同尺寸Mg-6Zn-0.4Zr镁合金坯料非枝晶组织演变的影响

采用半固态等温热处理法对添加0%、2%(质量分数)稀土SmΦ10mm和Φ20mm的Mg-6Zn-0.4Zr合金坯料非枝晶组织演变进行研究。结果表明,未添加Sm的两种尺寸合金坯料的半固态组织都存在明显的尺寸效应。从试样的边缘到芯部,固相颗粒尺寸由小逐渐变大,圆整度趋于恶化,液相逐渐减少;此外,随着坯料尺寸增大,由边缘到芯部的半固态组织的差异也增大。添加Sm的两种合金坯料经等温热处理后,固相颗粒的尺寸效应基本消除。固相颗粒尺寸整体变得均匀且细小,同时颗粒圆整度趋于完美,适宜触变成形要求。此外,添加2%的Sm使合金的非枝晶组织演变进程加快。     

Formation of textures and microstructures in asymmetrically cold rolled and subsequently annealed aluminum alloy 1100 sheets

The formation of textures and microstructures in asymmetrically cold rolled and subsequently annealed AA 1100 sheets was investigated. The asymmetrical rolling procedure in this experiment was performed in a rolling mill with different roll velocities (roll velocity ratio of 1.5/1.0). In order to enhance the shear deformation, asymmetrical rolling was performed by a large reduction per pass and without lubrication. Asymmetrical rolling led to the formation of strong shear textures. The evolution of asymmetrically cold rolled textures was analyzed by FEM simulations. After recrystallization annealing, pronounced {111}//ND orientations prevailed in all thickness layers. Intensified shear deformations by asymmetrical rolling also led to the formation of ultra-fine grains after recrystallization annealing.     

轧后冷却速率对14CrMoR钢板热处理后显微组织和力学性能的影响

首先对14CrMoR钢进行了轧制后不同冷却速率的冷却,然后进行了相同工艺的正火+回火热处理,研究了轧后冷却速率对14CrMoR钢板热处理后显微组织和力学性能的影响。结果表明:轧后冷却速率越小,钢板热处理后的各类显微组织越细小,珠光体和回火贝氏体组织的分布越均匀,综合力学性能也越好。     

喷射轧制技术的研究进展

喷射轧制加工技术是一种金属半固态近净成形新技术。与铸轧、喷射沉积、铸锭冶金制备的材料相比,喷射轧制材料具有均匀细晶组织和优异综合性能。综述了近年来喷射轧制技术的理论研究,以及数值模拟等方面的研究进展。针对喷射轧制理论研究方面存在不够深入的问题,提出了借鉴喷射成形和双辊铸轧较为成熟的理论。采用实验研究和数值模拟相结合的方法,研究工艺参数对喷射轧制过程中液滴的动力学行为和热力学行为的影响,以及对材料的显微组织和力学性能的影响,探索喷射轧制的基本规律。最终预测了该技术能为金属加工业提供一种节能节材、短流程的板带材生产新途径的发展前景,对该技术及其过程原理的深入研究将形成金属半固态近终形加工的新理论。     

半固态触变挤压对ZA27合金组织和力学性能的影响

通过与常规铸造方法的比较,研究半固态触变挤压对ZA27合金变质、热处理组织和力学性能的影响。结果表明:半固态挤压态合金的密度较铸态合金提高了3%,合金经Sc变质或者半固态挤压都获得了细小而均匀的近似球状组织,而Sc变质结合半固态挤压的球状组织具有最高的圆整度;经T6热处理的半固态挤压合金由细小的初生α相和共析(α+η)组织组成,说明半固态挤压可促进ε相溶解、减少三元共晶(β+η+ε)组织的含量。力学性能测试表明,ZA27合金经半固态挤压+Sc变质+T6热处理后其抗拉强度,伸长率和布氏硬度分别达到586.01MPa,17.57%及171HB。