壁厚对半固态流变挤压铸造CuSn10P1合金微观组织均匀性和性能的影响

显微组织的不均匀性影响零部件的综合性能,而半固态成形的特性易引起零部件不同部位显微组织存在较大差异,如何改善半固态组织均匀性是获得性能优异成形件的关键。本文设计四种零件壁厚,研究零件壁厚对流变成形件显微组织均匀性及性能的影响。研究结果表明：不同壁厚CuSn10P1合金半固态挤压铸件的显微组织均由α-Cu相、δ-Cu41Sn11相、β′-Cu13.7Sn相和Cu3P相四种相构成,随着壁厚的减小,CuSn10P1合金半固态浆料充型时固液两相协同变形能力变差,导致了显微组织沿充型方向上的不均匀分布,晶间组织（α+δ+Cu3P）逐渐呈大面积网状或者长条状且团簇聚集分布不均;初生α-Cu晶粒尺寸先减小后增大,其中10mm壁厚铸件初生α-Cu晶粒最为细小。随着壁厚减小,CuSn10P1合金半固态挤压铸件的室温抗拉强度和延伸率均呈先增加后降低的趋势,当壁厚为10 mm时性能最佳,分别为445.7 MPa和37.78 %,这主要归功于其组织均匀化、固溶强化效应和细晶强化效应。     

半固态触变反挤压锡青铜的组织演变和力学性能

对CuSn10P1铜合金进行半固态触变反挤压成形试验。研究冷轧变形量、等温温度及等温时间对CuSn10P1铜合金的微观组织演变和力学性能的影响规律。结果表明：半固态触变反挤压能够有效地改善铜合金半固态成形件中的液相偏聚现象,冷轧变形量及等温处理工艺对半固态触变反挤压锡青铜微观组织和力学性能影响较大。随冷轧变形量的增加,平均晶粒尺寸先减小后增大,成形件的抗拉强度先升高后降低。随等温温度的升高和等温时间的延长,晶粒尺寸逐渐增大,成形件的抗拉强度先升高后降低。当冷轧变形量30%、等温温度900℃、等温时间20 min时,半固态触变反挤压CuSn10P1铜合金成形件的组织和性能较好且各部位均匀。     

预退火时间对半固态挤压铜合金组织及性能的影响

用预退火-轧制-重熔应变诱导熔化激活法制备半固态浆料并进行反挤压成形制备铜合金轴套零件,研究预退火时间对铜合金轴套显微组织、硬度、力学性能的影响规律。结果表明：预退火时间对半固态铜合金轴套组织、力学性能、硬度的影响较大。预退火处理后ZCuSn10P1铜合金固相晶粒中Sn含量趋于均匀,700 ℃退火处理改善了ZCuSn10P1铜合金的元素偏析倾向。随着预退火时间增加,半固态铜合金轴套组织的平均晶粒尺寸逐渐增加,形状因子和液相率逐渐减小;轴套布氏硬度降低,抗拉强度和延伸率先增加后降低。综合性能较佳的预退火工艺为700 ℃退火2 h,此时ZCuSn10P1铜合金轴套组织均匀性好、元素分布更均匀,轴套平均晶粒尺寸为：73.06 μm,平均形状因子为0.72,抗拉强度为382 MPa,延伸率为5.5%,平均布氏硬度为127 HBW。     

半固态铜合金反挤压成形组织演变及偏析行为

采用轧制-重熔应变诱导熔化激活法(SIMA)制备半固态浆料并进行反挤压成形制备不同成形阶段的铜合金轴套零件,研究铜合金半固态反挤压成形过程中的组织演变和偏析行为。结果表明：半固态ZCuSn10P1铜合金组织主要由α-Cu相、Cu₄₁Sn₁₁(δ)相、Cu₃P相和Cu_13.7Sn(β′)相组成,半固态反挤压过程中浆料由型腔底部向端部充型,产生明显的固-液偏析;随着半固态ZCuSn10P1铜合金成形的进行,固-液偏析倾向减小,组织缺陷减少,当完全成形时组织中无明显缺陷,晶粒圆整度较好且分布均匀;半固态反挤压成形ZCuSn10P1铜合金组织中微观元素偏析倾向严重,Sn、P元素在晶间和晶内液岛富集,而在α-Cu基体中含量较少。随着半固态铜合金成形的进行,半固态ZCuSn10P1铜合金中Sn元素偏析现象加剧,完全成形时,其偏析程度有所减小,但相同类型区域元素的均匀性较差。     

ZL201合金挤压铸造薄壁筒形件的组织与性能

采用挤压铸造工艺加工出了ZL201合金薄壁筒形件，并对其组织与性能进行了研究。结果表明：ZL201合金适合于用挤压铸造工艺生产薄壁中、小型工件；经济压铸造工艺加工出的薄壁筒形件几乎没有铸造缺陷，强度比砂型铸造提高约54％，伸长率提高约17％，显微组织比砂型铸造细密均匀。在挤压铸造过程中，薄壁筒形件的塑性变形由外向里进行，显微组织呈梯度变化。     

挤压铸造Al-5Zn-2Mg-1Cu-0.2Sc合金的组织与性能

采用流变挤压铸造制备了Al-5Zn-2Mg-1Cu-0.2Sc合金,通过拉伸试验、SEM和TEM等方法研究了浇注温度对半固态浆料、流变挤压铸造合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着浇注温度降低,半固态浆料和流变挤压铸造合金初生α-Al相形貌逐渐转变为近球形,在晶界附近析出的第二相分布越来越均匀,平均晶粒尺寸减小,圆整度增加。当浇注温度为700℃时,半固态浆料初生相尺寸最小,约为35μm,平均形状因子约为0.49,流变挤压铸造后合金平均晶粒尺寸约为43μm。流变挤压铸造合金的力学性能随着浇注温度的降低逐渐提升。合金经过470℃×10 h+500℃×2 h双级固溶后,大部分第二相溶于基体中。120℃×24 h时效处理后,合金的屈服强度为539 MPa,抗拉强度为612 MPa,伸长率为11%。     

5083铝合金半固态浆料流变成形的组织与性能

通过自制的对向式双振动头超声处理装置作用于5083合金半固态浆料并进行流变挤压铸造成形,研究了流变挤压铸造成形工艺和熔体浇注温度等对合金半固态成形制件的组织及力学性能的影响.结果表明,流变成形工艺对合金半固态组织有明显的改善作用,使晶粒更细小、致密、均匀;功率超声和流变挤压铸造能显著提高合金的力学性能;成形制件的组织和力学性能在浇注温度为645℃时最好.     

挤压铸造压力对半固态Mg_(98.5)Ni_(0.5)Y_(1.0)合金组织及力学性能的影响

采用超声振动制备Mg98.5Ni0.5Y1.0合金半固态浆料,随后将浆料直接挤压铸造成形,研究了挤压压力对合金组织和性能的影响。结果表明,挤压铸造能显著细化半固态Mg98.5Ni0.5Y1.0合金中的初生α-Mg相和长周期堆垛有序(LPSO)结构。挤压铸造压力能提高Y和Ni元素在镁基体中的固溶度,促使Mg2Ni颗粒在LPSO结构中析出。随着挤压铸造压力的升高,合金的晶粒尺寸降低,强度不断提高,100 MPa时合金具有最佳的综合性能,其抗拉强度、屈服强度以及伸长率分别为240 MPa、113 MPa和13.12%,与未施加压力的合金相比,分别提高了7.6%、19.56%和12.7%。     

不同制备条件下原位Mg_2Si/Al复合材料的组织演变和耐磨性

采用普通重力铸造、挤压铸造和等温热处理半固态挤压的方法制备了原位Mg2Si/Al复合材料,研究了其组织演变和耐磨性.结果表明,P孕育变质后,铸态组织中Mg2Si增强相由粗大的枝晶转变为细小的块状,经过等温热处理后的半固态组织,Mg2Si增强相分布均匀、尺寸细小,表现为规则的球形,a-Al的形貌也变得较为圆整,表现为规则的球状或椭球状.此外,等温热处理的半固态组织中的Mg2Si和a-Al尺寸还有较为明显的改变.与普通重力铸造Mg2Si/Al复合材料相比,挤压铸造复合材料的HB硬度提高了23.5%,半固态挤压复合材料的HB硬度提高了39%.在相同磨粒尺寸和载荷条件下,普通重力铸造复合材料的磨损率最大,挤压铸造复合材料的磨损率次之,半固态挤压复合材料的磨损率最小.     

汽车发动机用Al-17Si-5Fe铸造铝合金半固态挤压成型的组织与性能研究

通过控制挤压比、成形温度的方法,对汽车发动机用铸造Al-17Si-5Fe合金进行了半固态成形工艺研究,研究了不同工艺参数下合金的组织与性能变化规律。结果表明,Al-17Si-5Fe合金适宜的半固态成形工艺为:成形温度600℃、挤压比10︰1;合金中的初生硅和富Fe相得到了较好的细化,分布较为均匀,合金取得了良好的强度与塑性结合。     

半固态ZA27合金等温挤压

通过采用电磁搅拌的方法获得等温挤压所需要的半固态ZA27合金试样,从而对试样进行等温挤压,通过分析等温挤压前后ZA27合金显微组织及所需的单位挤压力得出:等温挤压后,挤压件组织都得到了细化,半固态合金挤压件组织比常规铸造合金组织更细小均匀,在本实验条件下,半固态合金的单位挤压力比常规铸造合金减少了1/4~1/5。     

Sr/P变质处理对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与性能的影响

研究Sr和P变质对挤压铸造Al-17.5Si合金组织与力学性能的影响。试验结果显示:挤压铸造对过共晶Al-17.5Si合金的组织产生了显著的影响,共晶组织明显细化,初生Si相的数量减少并细化,同时力学性能显著提高。Sr变质后的Al-17.5Si合金在压力下凝固,共晶Si相进一步细化,变为十分细小的纤维状,合金的抗拉强度和伸长率比重力铸造分别提高了59%和328.7%。当P变质处理Al-17.5Si合金挤压铸造成形后,合金组织中却出现了大量的粗大初生Si相颗粒,使得合金的力学性能呈现了降低的趋势。由此确定,挤压铸造过共晶Al-Si合金的最佳变质处理为Sr变质,P变质不适用于挤压铸造成形的过共晶Al-Si合金。     

半固态成形组织均匀性研究现状

半固态成形技术相比液态成形技术和塑性成形技术,具有独特的优点,比如生产效率高,原材料消耗低,模具寿命长,凝固收缩率较低,可实现薄壁件生产,零件可用来热处理,零件质量好等。本文介绍了半固态压铸、半固态挤压铸造以及半固态模锻组织均匀性的研究现状,对半固态成形技术的发展前景进行了展望。     

半固态挤压Al-Si-Fe合金组织与性能

采用半固态挤压成形技术制备了Al-17Si-5Fe-3Mn-4Cu-1Mg(质量分数,%)合金。利用金相显微镜分析了合金铸态、电磁搅拌态、挤压态的组织。用电子万能试验机对挤压态合金的力学性能进行测量。试验结果表明:经过半固态挤压后,合金组织发生了明显细化,第二相长度和厚度减小,同时尖角发生钝化,且分布较均匀,力学性能比铸态提高了117.4%。     

半固态挤压铸造铝ZL104合金连杆的显微组织及力学性能（英文）

分别采用液态挤压铸造和半固态挤压铸造工艺成形ZL104铝合金连杆,研究不同工艺参数对连杆的显微组织及力学性能的影响规律。结果表明:与传统液态挤压铸造相比,半固态挤压铸造连杆的抗拉强度和伸长率分别提高了22%和17%。半固态挤压铸造过程中,随着重熔温度的增加,平均晶粒尺寸和形状因子都增大;随着模具预热温度的升高,平均晶粒尺寸增大,形状因子先增加后减小;这两种情况下连杆的抗拉强度和伸长率都先增加后减小。但随着挤压压力的提高,平均晶粒尺寸减小,且形状因子增大,连杆的力学性能明显提高。此外,成形半固态挤压铸造连杆的最佳重熔温度、挤压压力及模具预热温度分别为848 K、100 MPa及523 K。     

半固态挤压铸造ZCuSn10铜合金的组织演变

对ZCu Sn10铜合金坯料进行液态浇注和半固态挤压成形,通过组织演变的分析,研究不同工艺对ZCu Sn10铜合金半固态挤压液固协同流动性的影响。结果表明,不同工艺对ZCu Sn10铜合金挤压组织液固协同流动性影响不同,在930℃保温40 min挤压速率为12 mm/s可获得固液协同流动较好的挤压成形件组织。相同挤压工艺条件,半固态挤压成形件各个位置组织差异较大。近冲头位置保持初始半固态组织;试样中部位置为固液两相共存的半固态组织、固相颗粒圆整度较高;试样最前端的微观组织中以液相为主,固液两相分布均匀性较差。     

半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究

采用双螺杆机械搅拌法制备半固态镁合金浆料，研究了半固态挤压铸造成形坯料不同部位的组织与性能。结果表明，坯料组织中初生α相呈现不规则的多边形或蔷薇状结构，其晶粒平均直径为45～65／μm。坯料边缘和中心部位的组织结构明显不同，边缘处的组织更细小。半固态挤压铸造成形工艺在提高铸件致密度的同时，也提高了铸件的硬度，与液态挤压铸造成形试样相比，其密度提高了0．33％，硬度提高了7．91％。     

铸造冷却方式对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金组织及性能的影响

采用2种不同铸造冷却方式制备成分相同、组织特征不同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y镁合金,研究不同铸造组织特征对挤压变形态合金组织和力学性能的影响。结果表明:与空冷铸造合金相比,水冷增大了熔体冷却速度,使合金铸态组织得到细化,抑制了W-相(Mg_3Y_2Zn_3相)的形核,并促进了I-相(Mg_3YZn_6相)的生成,获得了更大体积分数的准晶相(I-相)。经过挤压变形后,水冷铸造合金中的再结晶晶粒细小均匀,I-相颗粒经过挤压破碎后弥散分布在基体上,{0002}基面织构得到弱化,而■织构强度增强,从而使Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金的强度和塑性都得到了大幅提高。水冷铸造合金经过挤压变形后,屈服强度和抗拉强度分别达到297.0和327.3 MPa,与空冷铸造挤压态合金相比分别提高了46.4和21.4 MPa。水冷铸造挤压态合金的延伸率达到14.8%,与空冷铸造挤压态合金相比增大了4.7%。     

半固态合金流变铸造的研究进展

总结了30余年来半固态合金流变铸造的研究和应用现状。介绍了传统机械搅拌式流变铸造工艺，由于其所制备的半固态合金浆料保存、输送麻烦，至今没有进入实际应用；评述了射室制备浆料式流变铸造工艺技术，其生产的压铸件经T6处理，力学性能与挤压铸件相当，但伸长率提高很多；介绍单、双螺旋流变射铸工艺，其特点是利用液态合金原料生产成本低，铸件气孔率低，但其所需设备和生产工艺还处在优化阶段；重点介绍了低过热度倾斜板浇注式流变铸造、低过热度浇注和弱机械搅拌式流变铸造的工艺特点和核心思想；分析了半固态合金流变铸造的发展前景。     

热挤压对Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金组织和性能影响

以Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金为研究对象,通过重力金属型铸造方法获得Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金铸锭,并对该铸锭进行了均匀化处理和热挤压。通过金相显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机等分析、测试手段,研究了铸态、均匀化处理态和挤压态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金显微组织和力学性能。试验结果表明,铸态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金经均匀化处理后,显微组织变得更加均匀,金属间相含量减少;均匀化的Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金经热挤压后,晶粒尺寸和金属间相显著减小,金属间相分布更加弥散、均匀。与铸态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金相比,挤压态Mg-6Al-1Ca-2.5Nd合金的抗拉强度和延伸率显著提高,提高幅度分别达41.2%和218.2%。