钴铬钼合金股骨柄液态模锻的数值模拟

采用ProCAST软件对钴铬钼合金股骨柄液态模锻过程的温度场、速度场、收缩和气孔缺陷进行了数值模拟,研究了浇注温度、模具温度和液锻速度对铸件充型和凝固过程的影响。结果表明,充型过程中,金属液正面冲击型壁,在股骨柄颈部和头部形成紊流,有卷气的危险。凝固时间的最显著影响因素是模具温度,股骨柄头部顶端存在较大范围的氧化物富集区。可以通过在浇注前向模具型腔中通入惰性气体,在股骨柄前端设置排气槽及在其头部最高位置设置排气塞等措施,得到充型完整、无缩孔缩松的钴铬钼合金股骨柄。     

消失模铸造气隙尺寸及压力数值计算

对金属液充填干砂消失模时气隙尺寸及气隙压力进行了数值计算，结果表明：在充型过程中气隙尺寸及压力基本保持不变，模样及涂料性能对气隙尺寸及压力影响很大。     

半固态合金触变铸造成形充型过程数值模拟的初步研究

根据触变铸造固态合金的流变特性,将半固态合金在触变铸造充型过程的流动简化为均相等温层流流动,并在此基础上建立了连续方程,动量方程和守恒标量方程,开发了适用于半固态合金触变铸造充型过程的数值模拟系统,充型过程的计算机数值模拟,主要是确定充填过程中半固态合金的自由表面形貌的变化。     

具有宽结晶温度范围铝合金的充填砂型能力

讨论了Flemings,M.C.对具有宽结晶温度范围合金充填铸型能力所提出的分析式,认为对细薄铸件而言其假设是可接受的,但对涂料层的作用没有考虑,因而还不能全面说明铸件-铸型界面在充填过程的热交换现象。在上述分析式的基础上本文作者提出一个考虑了铸件、涂料层和铸型三部分换热作用的分析式并对具有宽结晶温度范围的Al-4.5Cu合金进行了验证。作者采用组合式螺旋试样对不同铸型及不同涂料进行了比较,实验结果说明:1)铸型紧实度对其被充填性有显著影响;2)干砂型与湿砂型的被充填性相近,较水玻琍砂型高～40—30%;3)烟黑涂料显著地提高了Al-4.5Cu合金的充填铸型能力;4)具有相当厚度的涂料层对一定铸件而言在充填过程中相当于半无限大铸型。     

铝合金液态模锻流变充型能力预报模型

基于一维流动换热原理,通过谐波法求解一维耦合热传导——热对流方程,得到温度的沿程衰减规律,进而求出流变阻力的沿程增大规律;同时求解压力的沿程衰减规律,结合合金熔体停止流变机理和条件,建立铝合金液态模锻流变充型能力预报模型.该模型包含液态模锻工艺参数、材料性能参数及模具结构参数,适用于液相线温度以下的广义半固态合金熔体.采用6066铝合金通过间接液态模锻的阿基米德螺旋线试样长度验证模型的有效性,结果表明:理论结果与实验结果的最大相对偏差为8.2％.与现有的充型能力模型相比,本文的流变充型距离模型在预报精度及适用范围方面有一定的进步性.     

两相流动力型热管系统的性能研究

为了研究泵源动力型分离式热管系统在高效节能技术方面的应用情况,分别以R410a,R22和R134a为循环工质对泵源动力型分离式热管系统在不同充液率下的性能进行了实验研究。研究结果表明,溶液泵能提高换热器的换热面积利用率,且在相同驱动温差下,系统具有较大的最佳充液率范围,即51%~60%。43%~57%,43%~55%,在此范围内,管壁温度分布较为均匀,系统换热能力较强,换热能量变化较小。超出此范围后,系统性能与充液率呈S型衰减关系;与普通重力型热管相比,泵源动力型分离式热管具有更高的换热能力。该系统为隔离式低温换热器及基站用泵源型热管空调机组的研究提供了理论基础。     

地开石的特性及其在铸造涂料中应用的研究

用现代测试手段较深入地分析了安徽地开石的矿物特性及有关物理性质,确定了合适的热处理工艺。通过试验,拟定了地开石涂料的配方,测定了涂料的工艺性能,并对浇注后的涂料烧结层进行微观分析。研究结果表明,地开石涂料是一种烧结剥离型涂料,具有较强的抗粘砂能力。     

一种近α型钛合金的高温氧化行为

采用扫描电镜、X射线衍射仪等研究了近α型钛合金Ti230在1 000℃～1 300℃特高温氧化行为.研究结果表明,在高于1 000℃的特高温下其氧化动力学曲线呈抛物线-直线规律;在超过氧化产物CuO熔点（1 065℃）氧化时,氧化最外层仅为单一金红石型TiO2,此时氧化层中的CuO挥发,氧化增重有减小的趋势;随氧化温度升高,合金的抗氧化能力降低.Ti230合金经本试验温度氧化所形成的少量液相对Ti230合金的组织形态影响不显著.     

凝固潜热对AE42压力充型时流动能力的影响

对镁合金ＡＥ４２在高压力下充型与凝固过程的测试结果表明,ＡＥ４２在循环回转式型腔中的流 动能力比铝合金ＡＬＳＩ９ＣＵ３约低５０％;数值模拟分析结果表明,较低的结晶潜热是导致ＡＥ４２流动 能力低的主要原因．据此,在压铸工艺设计过程中,钱合金ＡＥ４２应当选择比铝合金ＡＬＳＩ９ＣＵ３更高 的充型速度,尽量控制金属从压室、浇道到型腔的热量损失．     

压铸件充填特性的研究

本文利用自制的精密压力计,测定了金属液充型过程中的压力,观察了压铸件的金相组织,并测定了其抗拉强度。指出了金属液充型时压力传递的规律及其对压铸件质量的影响。对正确设计浇注系统,合理地进行压铸型设计,提高压铸件质量和经济效益等有实际指导意义。     

用高低温熔体混合法制备Al- 18%Si合金

采用熔体混合法将不同温度的纯铝熔体与600 ℃半固态Al-36%Si合金熔体混合制备Al-18%Si合金,研究纯铝液温度、保温温度和保温时间对Al-18%Si合金初生硅相显微组织及力学性能的影响。实验结果表明:熔体混合法可制得初生硅为颗粒状且均匀分布的Al-18%Si合金;在一定范围内,初生硅的粒径随熔体温差的增大而减小,随保温时间的延长呈先减小后长大的趋势;900 ℃的铝液与600 ℃半固态Al-36%Si合金熔体混合后于750 ℃保温20 min获得的Al-18%Si合金力学性能最好,初生硅平均粒径最小。     

Microstructure evolution of cast Al-Si-Cu alloys in solution treatment

To develop a software to predict the evolution of microstructure and the development of mechanical properties during the heat treatment of cast aluminum alloys, we modeled the redistribution of solute during the solution treatment of multicomponent alloys. The predictions of solidification simulation software or the results of experiment provided the initial microstructure and solute distribution for simulation of heat treatment. Binary through quinary aluminum alloys with silicon, copper, magnesium, and iron were modeled. The basic model assumed local equilibrium （no undercooling due to nucleation or growth） and computed diffusion in the solid constituents during solidification. The evolution of microstructure during solution treatment was followed by qualitative and quantitative metallography. The results of simulation for the ternary alloy Al-7%Si-3.5%Cu were compared to experimental observation.     

Al-18%Si 合金挤压铸造工艺对性能的影响

本文采用常规仪器设备对 Al-18%Si 过共晶合金的挤压铸件做了性能检测.实验证明:Al-18%Si 合金用磷-稀土变质处理后通过挤压铸造,可获得较好的机械性能,具有工程使用价值.作者还应用电子显微镜观察其断口形貌及位错形态,探讨了挤压铸造工艺使过共晶Al-18%Si 合金强化的机理.     

挤压及半固态等温处理对Al-30%Si合金组织的影响

对Al-30%Si合金进行挤压变形并进行半固态等温处理,以求获得细小、圆整的初生硅颗粒.利用光学显微镜、Image Pro Plus金相分析软件等手段测定处理后的初生硅平均直径和形状因子.结果表明,挤压变形能显著细化初生硅颗粒.而半固态等温处理时,加热温度和保温时间均会对合金组织产生显著影响.在640℃保温10min可获得较佳的合金组织.     

EET research on the Al-22%Si alloy under the action of electric pulses

Based on the empirical electron theory of solids and molecules (EET), the phase valence electron structure parameters of Al-22%Si alloy are calculated, and the sensitivity of the bond network of Al-Si alloy melt to temperature (energy) and the effect of the sensitivity on the morphology are studied. The results show that the Si-Si clusters with larger n _A in the slightly superheated Al-Si alloy melt supply the nucleation core to the primary silicon phase in the hypereutectic Al-22%Si alloy, and strongly generate the drag-like effect for the Al-Si clusters around them; that the variation of temperature significantly affects the stability of bonds of the core so that the solidified structure is changed; that the electric pulse applied to the alloy melt can irrecoverably alter the stability of Si-Si clusters, then the modification of the solidified structure morphology of alloys is generated; that the higher the energy of the electric pulse, the less stable the Si-Si clusters, and the more significant the electric pulse modification. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50674054), and the College Key Laboratory Open Fund of Liaoning Province(Grant No. 200516203)     

Microstructure Evolution of Semi-solid Processed Hyper-eutectic Al-30%Si Alloy

Semi-solidmetalformingtechnologyhasachievedgreatprogressinthepasttenyearsbecauseitoffersmanypotentialadvamagessuchasformingnet-shapeparts,decreaseofmicrosegregation,reductionofporosity[1--3].Thistechnologyhasbeenappliedinproductionofsomehypo-eutectic...     

半固态温度区电磁搅拌对Al-25%Si合金显微组织影响

在半固态温度区域对Al-25％Si合金施加电磁搅拌,从组织形貌上看,随搅拌时间的延长初晶Si的边角逐渐钝化;初晶Si的分布变得更均匀．搅拌时间为30min时,初晶Si微观形貌最圆整,分布最均匀．金属型抗拉试棒断口基本上为解理性断口,半固态铸造合金试棒断口中出现了较多的韧性断裂区带和韧窝．     

Ca对Mg-6Al-1Nd合金显微组织和性能的影响

为了研究Ca元素对Mg-6Al-1Nd合金微观组织、力学性能和阻燃性能的影响规律,采用了金属型重力铸造方法制备了Mg-6Al-1Nd-x Ca合金.通过金相显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和热分析仪等分析测试手段对Mg-6Al-1Nd-x Ca合金的显微组织、力学性能和阻燃性能进行了表征.结果表明:Ca元素的加入可减少β-Mg17Al12含量,生成Al-Ca金属间相;随着Ca质量分数的增加,镁合金试样中的Al-Ca金属相增多,试样的室温抗拉强度和延伸率降低,阻燃性能升高;不含Ca元素的Mg-6Al-1Nd合金的抗拉强度为235 MPa,当Ca元素增加到2.5%时,Mg-6Al-1Nd-2.5Ca合金的抗拉强度仅为154 MPa,但该合金的着火点可达850℃.     

超声对过共晶铝硅合金组织和性能的影响

使用新颖的超声处理装置,对过共晶Al-23%Si合金进行有无超声处理实验。研究了功率超声对合金组织形态、分布和性能的影响,探讨了超声对合金结晶过程的作用和组织细化的机理。结果表明:超声对初晶硅有显著的细化作用,分布更加均匀,并使晶粒的边缘圆滑过渡;对α-Al枝晶有超声变质作用,使树枝状晶向等轴晶转变;而对共晶组织稍有粗化。功率超声使合金的硬度分布更加均匀,耐磨性得到很大提高。     

热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的显微组织及力学性能

针对含稀土元素Y和T6态热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的显微组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,以确定稀土元素Y和T6处理对其力学性能的影响规律.结果表明,稀土元素Y的加入可有效地细化热挤压Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu合金的组织.适宜的T6处理可以提高Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的布氏硬度,其中Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.25%Y合金经480℃×3 h+120℃×26 h热处理后,其室温抗拉强度以及屈服强度均得到显著提高,表现出良好的综合拉伸性能.断口形貌观察结果表明,含Y量不同的T6态挤压变形Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金在拉伸加载条件下呈现典型的韧性断裂特征.