铸造Al-Si合金凝固过程的计算机模拟

基于有限元和元胞自动机法相结合的耦合CA-FE模型,以汽车工业常用的铸造Al-10Si为研究对象,研究了铸模材质、铸模厚度和形核参数对合金凝固组织的影响。结果表明,使用冷却能力更强的铸模或者增大铸模厚度都可以使凝固组织中柱状晶比例增大,当使用冷却能力差的硅砂模时,凝固组织中全为等轴晶组织。     

快速凝固Al-Si合金粉末的电镜观察

本文用TEM研究了快速凝固Al-Si合金的显微组织特征。结果表明:快速凝固Al-5.4％Si和Al-11.09％Si合金粉末的显微组织分别为树枝状和胞状、α固溶体加细小共晶体。快速凝固使得合金的位错密度和层错增加,当冷速足够大时,Al-11.09％Si合金可以形成单相α固溶体。     

外场作用下Al-Si合金凝固控制技术的研究进展

利用外场对合金凝固过程进行控制是一种操作简单、能耗低、环境友好的技术手段。综述了不同外场其中包括磁场、电场和声场处理方法对Al-Si合金凝固组织及力学性能的影响。介绍了各种处理方法的优缺点,并对外场的工业化应用进行了展望。     

脉冲电流对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响

采用自制的脉冲电源,通过调节脉冲电流峰值,研究了脉冲电流峰值对亚共晶Al-Si合金凝固组织的影响。结果表明:随着脉冲电流峰值的增大,合金的的宏观组织愈加细化;微观组织中,先析出相α-Al枝晶形态趋于向等轴晶转变,而共晶Si组织逐渐粗化。     

亚共晶Al-Si合金凝固过程的热分析研究

用热分析技术分析亚共晶Al—Si合金的凝固过程，发现样杯模数、样杯结构是影响其凝固过程特征的主要因素。通过试验确定其参数可准确分析该合金的凝固过程。     

Al-Si合金凝固组织的数值模拟及预测

建立有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,模拟不同工艺条件下Al-Si合金的凝固组织,进行了热态验证实验.结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,能够较为准确地反映出等轴晶和柱状晶的分布位置、比例和大小;随着浇注温度的提高,铸件凝固组织中柱状晶比例逐渐增大,且晶粒明显变得粗大;铸锭的凝固组织主要受铸模本身冷却能力的控制,而受外界的冷却强度影响不大,随着铸模厚度的增大,凝固组织中柱状晶比例逐渐增大.     

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。     

侧部导入超声处理对共晶Al-Si合金凝固特性的影响

研究了功率超声处理对ZL102铝硅合金凝固特性的影响。研究发现:在凝固过程中进行超声处理能显著细化共晶硅相,改善其形貌及分布;通过对比未处理、300 W超声波及500 W超声波处理条件下铝硅合金不同部位的力学性能及断口形貌,发现功率超声处理明显提高铝硅合金的力学性能,且随着处理功率的增大,合金的力学性能随之提高。并分析了超声波在铝硅合金中传播时衰减的原因,通过数学方法得到衰减方程,并探讨了其衰减规律。     

电磁搅拌对Al-Si合金流动性及凝固组织的影响

采用同心三螺旋线流动性测试装置,通过对比试验的方法,获得了不同浇注温度条件下未经电磁搅拌处理、经电磁搅拌处理及电磁搅拌后再保温处理的铝合金流动指数和凝固组织,进而探讨了电磁搅拌对合金熔体结构的影响。结果表明:与未经电磁搅拌处理相比,经电磁搅拌处理后合金熔体的流动指数明显提高,浇注温度722℃时,流动指数提高约2%,浇注温度670℃时,流动指数提高约13%,其本质原因在于电磁搅拌作用使熔体中微观不均匀的Si—Si原子集团尺寸和形状发生改变,进而使熔体温度场与浓度场更加均匀、形核率得到进一步提高,且电磁搅拌温度愈低,这种作用愈强烈;电磁搅拌后再保温处理的流动指数降低7%,且凝固组织比较粗大,说明合金熔体经保温处理后电磁搅拌作用会发生衰退乃至最终消失。     

纯铈对共晶和过共晶Al-Si合金微观组织的影响

分别研究了纯铈对共晶和过共晶Al-Si合金微观组织的影响。结果表明:共晶Al-Si合金经1wt?变质处理后,共晶硅由长针状变为珊瑚状,变质处理的时间同样也会影响变质效果,实验发现变质处理60min时,效果最佳,变质处理时间继续增加时,共晶硅的尺寸几乎不再变化,而初生α-Al变得发达;过共晶Al-17wt%Si合金经0.15wt?变质处理60min后,初晶硅的尺寸由20μm减小到10μm,同时变得更加圆滑。     

微合金化元素La对亚共晶Al-Si合金凝固组织与力学性能的影响

利用DTA、OM、SEM、TEM、EPMA以及拉伸实验等方法研究了在添加α-Al晶粒细化剂Al-Ti-B中间合金和共晶Si变质剂Sr条件下,微合金化元素La对亚共晶Al-Si合金凝固组织与力学性能的影响。结果表明:添加微量稀土La能进一步细化α-Al,变质共晶Si,显著提高合金的塑性。分析表明:微量La能降低α-Al晶核与TiB2的润湿角,减小α-Al的形核过冷度,促进α-Al的进一步细化;La能诱发交错孪晶的形成,增大共晶Si的孪晶密度,改变Si相的长大行为,进一步改变共晶Si的形貌。当La的添加量达到0.10%时,LaAlSi金属间化合物在凝固过程的共晶反应阶段形成,该化合物的形成将降低合金的塑性。     

机械搅拌对Al-Si合金凝固组织的影响及其模拟试验

采用机械搅拌的工艺,以NH4Cl水溶液和Al-Si合金为研究对象,设计了两组机械搅拌实验,探讨了不同参数条件下搅拌对等轴晶形成的影响。试验结果表明:搅拌器最适宜的位置是液面处,搅拌使液面附近的游离晶增多。随着NH4Cl水溶液浓度或Al-Si合金中Si含量的增加以及搅拌转速的增加,晶粒细化程度提高,获得分散均匀、细小的等轴晶。同时,搅拌也易卷入气体,使铸件产生气孔、缩松。     

Solidification structure of eutectic Al-Si alloy under a high magnetic field-aid-electromagnetic vibration

An electromagnetic vibration was generated by simultaneously imposing a strong static magnetic field (up to 10 T) and an alternative electricity current to the metal. Its effects on the solidification structure of eutectic Al-Si alloy have been investigated experimentally. It is found that the eutectic structure has been refined by solely imposing high magnetic field while it is coarsened under the electromagnetic vibration. Furthermore, polyhedral Si grains and non-dendritic α-Al appeared when the electrom...     

电流处理对Al-Si合金定向凝固组织的影响

通过对不同种Al-Si合金所进行的不同拉伸速度、改变合金成分以及对不同成分合金施加交流电处理的定向凝固,研究了在上述不同工艺条件下Al-Si合金定向凝固组织的变化.结果表明,拉伸速度为3mm/min时定向凝固现象最明显,硅含量和电流处理对晶体生长方式有较大的影响,并分析了拉伸速度、合金成分和电流对Al-Si合金定向凝固组织的影响机理.     

铝硅合金一次熔炼技术的应用

以高压开关用ZL101A铸件的熔炼工艺为例,介绍了铝硅合金一次熔炼工艺的应用和具体的工艺措施。采用该工艺后,可减少一次铝硅合金的熔炼过程,在降低烧损、节省能源的同时,降低了铝硅合金熔炼的总体成本。     

铝硅合金一次熔炼技术的应用

以高压开关用ZL101A铸件的熔炼工艺为例，介绍了铝硅合金一次熔炼工艺的应用和具体的工艺措施。采用该工艺后，可减少一次铝硅合金的熔炼过程。在降低烧损、节省能源的同时。降低了铝硅合金熔炼的总体成本。     

Effects of Si Content and the Addition Amount of Al-3B Master Alloy on the Solidification Structures of Hypoeutectic Al-Si Alloys

Al-Si based cast alloys have become morewidely used in atomobile and aerospace indus-try due to their excellent proPerties, such as highstrength to density ratios, high castability andmachinability and much attention has been fo-cused on this area. Since the discovery [l1 thatAl-4B master alloy could be used to refine A356alloy effectively this phenomenon has arousedmuch attenton and discussion among many in-vestigators [2--13]. Wth resPect to the role thatAl-B tyPe master alloy has played …