铝合金半固态浆料LSPSF法在线制备

利用自主开发的剪切低温浇注式半固态浆料制备 (LSPSF) 工艺装置,研究了不同浇注温度和输送管转速对A356、A380铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,在输送管倾角为20°、浆料蓄积器温度为500 ℃、转管转速为90～150 r/min、浇注温度在液相线以上(30±10) ℃时,可以获得良好的近球形半固态浆料微观组织.经过实际试生产,证明LSPSF工艺效率高、性能稳定,可以实现铝合金半固态浆料的在线制备.     

S-EMS复合作用对A356铝合金半固态组织形貌的影响

研究了蛇形通道制备A356铝合金半固态浆料时,浇注温度和通道数量对半固态坯料中心和边缘微观组织的影响。并结合蛇形通道与螺旋磁场电磁搅拌,开发了一种新型的半固态制浆方法——S-EMS,研究了高过热度浇注对A356铝合金半固态浆料初生形貌和尺寸的影响。结果表明：在不加任何处理时,显微组织具有明显的枝晶特征,部分枝晶臂长度甚至超过200μm。采用蛇形通道制备半固态浆料时,随着浇注温度的降低或通道数量的增加,试样中心与边缘的平均晶粒尺寸均不断减小并趋于平缓,形状因子不断增加并逐渐趋于平缓,但从3个通道增加至4个通道时,心部形状因子略微降低。S-EMS法在浇注温度680℃下制备出平均晶粒直径78.68μm,形状因子0.65的微观组织,即使在高过热度浇注条件下也能制备出良好的半固态组织。当浇注温度降至660℃,制备出平均晶粒尺寸和形状因子分别为70.25μm及0.71的具有理想微观组织的半固态坯料。     

电磁搅拌对7A04铝合金大体积半固态浆料组织的影响

利用可控温电磁搅拌器对7A04变形铝合金进行了大体积(制浆室dmm一次制浆量5 kg以上)半固态流变浆料制备试验,研究电磁搅拌参数对7A04变形铝合金半固态浆料组织及其径向均匀性的影响。结果表明:在本试验条件下,制浆室0.5处的浆料组织优于制浆室中心和边缘的,随着搅拌频率的增加,制浆室中半固态浆料的组织均匀性降低;较高的搅拌电压和浆料温度下初生αAl)组织较细。搅拌电压为230 V、熔体温度为638℃、搅拌频率为5 Hz时,7A04铝合金大体积半固态浆料组织总体质量最佳,平均等效直径为112μm。     

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.     

挤压铸造半固态A356铝合金的组织与力学性能

采用低温铸造方法制备A356铝合金半固态坯料.在200 t立式油压机上用挤压铸造方法将A356铝合金半固态浆料挤压成件.研究挤压铸造件的微观组织、力学性能,并与液态挤压铸造件进行比较.结果表明,A356铝合金半固态挤压铸造件组织由球形及椭圆形α-Al晶粒和α+Si共晶成分组成,且制件充型完整、无宏观缩孔、组织致密.在比压48.7 MPa,浇注温度575℃,保压时间3s条件下成形的半固态挤压铸造件的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到278 MPa、225 MPa、13.2％,相比于在比压48.7 MPa,保压时间3s,710℃液态挤压铸造件性能分别提高了8.6％、8.2％、24.5％.A356铝合金半固态挤压铸造成形件具有较高的综合力学性能.     

蛇形通道浇注制备半固态A356铝合金浆料微观组织的演变

对蛇形通道浇注制备半固态A356铝合金浆料过程中初生α-Al晶粒的球化进行了研究。结果表明,在蛇形通道内过冷的合金熔体受到内壁的激冷后生成大量细小自由晶和树枝晶,这些晶粒大部分被游离到蛇形通道的中心区域进行增殖,然后一部分经过直接球化和熟化作用演变成球形晶粒,另一部分长成尺寸较大的树枝晶。经过蛇形弯道的作用后,这些长大的树枝晶的二次臂从根部开始缩颈并分离,分离出的二次臂和断臂的树枝晶在蛇形通道里分别经过初步球化和熟化后变成近球形颗粒和蔷薇状组织,最后在收集坩埚里进一步演变成球形颗粒。     

蛇形通道浇注工艺参数对半固态A356铝合金浆料的影响

采用蛇形通道浇注技术制备半固态A356铝合金浆料,并研究浇注温度和通道直径对半固态A356铝合金浆料的影响.结果表明:当通道直径为20和25mm、浇注温度为640-680℃时,可以制备出初生相α(Al)的半固态浆料,其平均形状因子分别为0.89-0.76和0.86-0.72、平均晶粒直径分别为50-75μm和55-78μm.随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金浆料中初生α(Al)晶粒的组织变得细小;较小的通道直径有利于组织的改善.在制备半固态A356铝合金浆料过程中,通道内壁的激冷能够产生大量的晶核.由于晶粒游离和合金熔体自搅拌的共同作用,初生α(Al)晶核能够在熔体内部增殖并且球化.     

合工艺制备半固态A356铝合金浆料的研究

将晶粒细化处理引入低过热度浇注和弱电磁搅拌技术中,形成了制备半固态合金浆料的复合工艺.应用复合工艺制备了半固态A356铝合金浆料,研究了复合工艺对所制备的半固态初生0相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,细化处理的液态A356铝合金经低过热度浇注和弱电磁搅拌可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,并且浇注温度可适当提高.与未经细化处理的A356铝合金试样相比,细化处理可显著改善A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌及其沿铸锭径向上的分布.     

A356铝合金半固态浆料的蛇形通道制备工艺

采用蛇形通道浇注工艺制备了A356铝合金半固态浆料.结果表明:采用内径为20 mm的四个弯道的蛇形通道可以在660～680℃制备1.5～1.8 kg的A356半固态浆料,蛇形通道内腔只有少量的挂料,便于清理;在浆料的径向上,从心部到边部初生α-Al形态的差别很小,呈颗粒状或近球状.     

铝合金半固态变形时的微观组织特征

文章在铝合金半固态压缩实验的基础上,深入研究了不同工艺参数下Al-4Cu-Mg合金半固态压缩时的微观组织形貌及参数变化。研究结果表明,半固态压缩时的微观组织特征受变形工艺参数的影响较大。变形程度越大,晶粒尺寸越小,晶粒圆整度越差。变形程度超过40%,晶粒尺寸急剧减小,变形机制发生了显著变化。随着应变速率的减小,晶粒尺寸增大,晶粒逐渐趋于圆整。在较高的变形温度下,晶粒发生了合并长大。但过高的变形温度引起晶粒尺寸的急剧增大,对变形不利。     

低过热度浇注ZL101铝合金半固态组织研究

采用低过热度浇注技术制备半固态ZL101铝合金,研究了冷却强度、保温时间、浇注温度对铸造显微组织的影响。研究结果表明,在液相线附近,冷却强度大,晶粒细小;随着保温时间的延长,晶粒变大,形状变得圆整,结晶组织均匀;浇注温度越高,晶粒越粗大;铸锭中心部位组织比边缘部位组织粗大,且均匀,球化明显。低过热度浇注可以获得理想的ZL101铝合金半固态浆料。半固态坯料重熔加热温度为585℃,保温30min,α-Al相逐渐变成球状,此时,晶粒平均等级圆直径为42.6μm,晶粒平均圆度为2.13。     

浇注温度和细化剂对半固态A356合金组织的影响

采用低温铸造和晶粒细化复合工艺制备A356合金半固态坯料,研究了浇注温度和细化剂(Al-5Ti-1B)添加量对半固态坯料组织的影响。结果表明,随着浇注温度从715℃降到635℃,α-Al晶粒形貌从树枝晶向蔷薇状形态再到等轴晶组织变化,浇注温度越低,晶粒越细小圆整。当浇注温度降到615℃时,晶粒开始出现粗化和不均匀。在相同温度下,随着晶粒细化剂添加量的增加,晶粒更加细小,但细化效果随着添加量的增加变得不明显。当浇注温度低于635℃时添加细化剂,晶粒尺寸和形貌无明显变化。低过热度浇注和晶粒细化复合工艺制备A356合金半固态坯料的最佳工艺条件是:浇注温度为635~655℃,细化剂添加量为0.1%~0.2%。     

A356铝合金半固态成形坯料二次加热工艺的优化

使用多工位电磁感应旋转加热装置对A356圆棒料进行重熔加热。选用不同的加热功率和工位,得到不同的非树枝晶组织,借助晶粒参数(如晶粒平均大小、形状系数、固相率等)对得到的显微组织进行研究,选出综合指标最优的加热工艺,再对该工艺加热的坯料压铸成阶梯试样。通过对阶梯试样性能分析,验证了该工艺的合理性和优越性。结合凝固理论,分析了坯料二次加热的演变规律。     

大型铝合金铸件（轮圈）的半固态成形技术

半固态金属的组织及流变特性,早在1971年就被美国麻省理工学院（MIT）的Flemings教授所指导的研究团队,在进行实验时偶然间所发现。但半固态铝合金商业应用的产品,除了美国AEMP及瑞士Buhler公司分别拥有及发表铝轮圈的半固态成形技术之外,大部分仍停留在中小型铸件的生产。为了适应汽车轻量化需求,由作者的服务单位与（台湾）工业技术研究院所合组的研究团队,在历经约三年的合作,从半固态触变铸造（Thixocasting）的球化坯料（slug）、再加热技术至流变铸造（Rheocasting）的半固态浆料（Slurry）,进行了多项实验,最终验证了半固态技术应用于大型铝合金铸件（轮囤）生产的可行性。自2005年起,使用A356合金材料改良流变铸造法及2700t的实时射控压铸机的生产线,成功产出汽车用大尺寸半固态铝轮圈,并获得较传统铸造为佳的力学性能,有效达成零部件轻量化需求。     

触变模锻半固态A356铝合金的组织与力学性能

采用低温浇注和晶粒细化复合工艺制备半固态A356铝合金坯料,并在200T立式油压机上对半固态坯料进行触变模锻成形,研究了触变模锻件的组织与力学性能,并与液态模锻件进行了比较。结果表明:触变模锻件内部组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成,组织均匀致密,经T6热处理后抗拉强度和伸长率分别为317.6MPa和5.8%,比液态模锻件分别提高了13.6%和5.1%,表明触变模锻半固态A356铝合金件具有较好的热处理强化效果和较高的综合力学性能。     

过热处理对铸态A356铝合金微观组织及力学性能的影响

为了获得高质量的A356铸件,通过研究不同过热温度下合金的快淬微观组织特征,提出了一种熔体过热处理工艺,有效地细化了合金的微观组织、减少了合金中的缩孔缺陷,合金的力学性能得到了显著提高。     

A356铝合金半固态触变成形件的缺陷分布及控制

通过缺陷显微分析、力学性能测试以及计算机模拟对A356铝合金触变成形的样件进行了详细分析.结果表明,半固态成形的流场状况对于缺陷的产生和分布规律有显著的影响,进而也影响了样件的力学性能.通过改善半固态的流场,可明显减少缺陷,提高力学性能.     

半固态A356铝合金流变挤压铸造工艺

将剪切低温浇注式半固态流变制浆方法(LSPSF)与直接挤压铸造工艺相衔接,开发了一种浆料制备与零件成形相分离的流变成形系统;在YB32-300型四柱万能液压机上成功进行了铝合金弹壳体(深筒薄壁件)流变挤压铸造试验,并研究了成形件不同部位的显微组织.结果表明,新开发流变成形系统可以解决定量浇注与浆料输送问题,获得表面品质优异的成形件,且工艺流程简单,浆料成形性能良好.由于所受压力分布不均匀,成形件内部不同部位的显微组织存在差距.在零件的横断面,中部固相近球形颗粒数目增多,靠近零件内表面边缘的固相近球形颗粒数目减少,树枝晶数量明显增多.而底部显微组织与半固态浆料成形前的显微组织基本一样.     

Rheocasting of A356 alloy by Low Superheat Pouring with a Shearing Field

A novel semi-solid slurry-making process was developed, which was a controlled nucleation and growth technique using a specially designed rotational barrel. Experimental study was undertaken to investigate the effects of pouring temperature and rotation speed of barrel on the microstructure of A356 alloy. Localized rapid cooling, combined with vigorous mixing during the initial stage of solidification enhanced wall nucleation and nuclei survival. High nuclei density combined with a much gradual cooling afterwards led to the formation of the near-ideal semi-solid slurry under a large processing window for the pouring temperature. Primal. phase presented in mean equivalent diameter of 50-701μm and shape factor of 0.812-0.847, and featured zero-entrapped eutectic.