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。     

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.     

电磁搅拌制备铝合金半固态浆料的实验研究

采用不同的搅拌功率对铝合金熔体进行电磁搅拌，观察与分析几种搅拌工艺下得到的材料显微组织。结果表明：在电磁力的作用下，熔体内部产生强烈的对流运动，晶粒间不断发生碰撞和摩擦，枝晶被打断。使晶粒变得圆整。在一定范围内，随着单位搅拌功率的升高，搅拌电磁力增大，所得组织更加细密，颗粒更加圆整，满足了半固态浆料的制备要求。     

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.     

铝合金半固态浆料制备工艺参数的研究

通过研究半固态等温搅拌,探讨了不同的搅拌电流和搅拌频率对半固态浆料组织的影响,分析了枝晶断裂程度和断裂部分晶粒尺寸的变化规律,得到了合理的搅拌参数.通过试样金相对比,结果表明,与未经电磁搅拌的半固态浆料相比,经电磁搅拌的浆料初生晶粒更细小、圆整及均匀.电磁搅拌制备的浆料压铸所得的试样力学性能明显优于普通液态压铸试样的力学性能.     

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。     

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.     

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。     

阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料的研究

介绍了阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料工艺的试验装置及其工艺流程,在不同浇注温度下进行了系列试验,并与冷却斜槽法进行了对比分析。结果表明,浇注温度越低,浇注的铸件晶粒尺寸和形状因子数值就越小,晶粒球化程度越高。与冷却斜槽法相比,同一工艺参数下阻尼冷却管法制备的铸件晶粒更为细小和圆整。     

电磁搅拌法制备铝合金半固态浆料过程中磁场和流场的数值模拟

利用ANSYS软件,对电磁搅拌作用下铝合金半固态浆料中的电磁场和流场进行数值模拟.分析电流强度和频率变化对磁感应强度的影响,并分析粘度变化对熔体流动速度的影响.结果表明,在电磁力的作用下,铝合金熔体在水平方向上产生旋转流动;由于感应电流的集肤效应,合金熔体中的电磁力由外向内依次减小;在相同频率下,半固态浆料中的磁感应强度随着电流强度的增加而增加;在相同电流强度下,磁感应强度随着频率的增加而减小;随着半固态浆料的温度降低,其粘度增大,流动速度减小.     

新型倾斜板技术半固态铸造Al-20Si合金

采用新型倾斜板技术,通过半固态铸造制备过共晶Al-20Si合金材料,对Si相的尺寸与分布进行了研究。结果表明,新型倾斜板半固态铸造技术可以制备性能优良的Al-20Si合金,对初晶Si组织有很大的改善。在本试验条件下,倾角α=45°,倾斜板长度L=300mm,浇注温度t=630℃,倾斜板在室温条件下可获得细小均匀的初晶Si组织。     

新型倾斜板技术制备半固态铝合金坯料和浆料

采用自行设计的波浪型倾斜板,在斜板冷却条件下制备了组织和触变性能优良的半固态合金坯料。而在斜板加热条件下制备出了组织优良的半固态合金浆料。在采用波浪型的倾斜板制备半固态合金过程中,在熔体爆发形核与枝晶破碎的共同作用下,形成了细小球形的半固态合金组织,浇注温度、冷却强度、斜板倾角和斜板表面材质是影响半固态合金组织的主要因素。得出了本试验条件下制备AlMg3合金半固态坯料的浇注温度范围为660~690℃;制备AlSi6Mg2合金半固态坯料的浇注温度范围为660~680℃;制备AlSi6Mg2半固态合金浆料的合理工艺条件为:斜板预热温度为300℃时,合金浇注温度为680℃。     

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。     

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。     

半固态准共晶铝硅合金的设计与坯料制备

根据汽车空调配件使用性能的要求和半固态加工的特点,设计了适于半固态加工的汽车空调配件用高强耐热Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金。利用低过热度浇注技术制备出组织为非枝晶状的Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金半固态坯料,其最佳浇注温度为583℃;在接近液相线的低温保持一定时间,熔体中形成大量的细小自由(游离)晶体,并保持高的存活率,是Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金半固态非枝晶组织形成的主要原因。     

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。     

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。     

半固态金属浆料制备工艺的研究进展

总结了传统的半固态浆料制备方法,同时还介绍了近几年出现的几种浆料制备新工艺和半固态加工技术在国内外的应用现状,并展望了半固态加工技术的发展前景及应对措施.     

半固态A356合金的二次加热工艺研究

在二次加热过程中,为了使坯料中的温度均匀分布并获得细小的球化组织,必须准确控制加热电流、加热时间与坯料温度之间的关系。以A356合金为对象,采用中频电磁感应器进行了二次加热工艺的研究。结果表明,对于尺寸为45mm×70mm的棒状坯料,线圈尺寸取70mm×100mm,加热路线采用三段加热+保温,经过约10min的二次加热,坯料达到了预期的状态,可以满足后续成形的要求。