AlSi7Mg合金半固态压铸件热处理强化机理研究

对AlSi7Mg合金(A356)半固态压铸件和液态压铸件进行了不同工艺的固溶与时效热处理，分析了其显微组织与疏松度，测定了硬度、拉伸强度及延伸率等力学性能。实验得出，铝合金半固态压铸件原始态的力学性能优于液态压铸件，并且半固态压铸件时效强化效果尤其明显，拉伸强度可达330MPa以上，延伸率10％以上。这主要是由于半固态压铸件比液压件具有更加致密，且为球状的非树枝晶组织。铝合金半固态压铸件时效强化，机理主要归于弥散析出Mg2Si强化相。     

铝合金半固态压铸工艺参数及性能研究

应用具有不同厚度的简单板材模具来系统研究压铸工艺参数对A356铝合金半固态压铸件性能的影响,以优化半固态压铸工艺及其参数.试验结果表明,对A356铝合金半固态压铸,其性能随压射压力的增大而提高,当压射压力大于100 MPa,则性能基本上不再提高.压铸速度过小或过大会降低压铸件的性能.另外建压时间、坯料加热温度、模具预热温度以及脱模剂等参数对半固态压铸件性能也有明显的影响.     

铝合金液态与半固态压铸件的组织性能研究

对A356铝合金液态与半固态压铸成形件在压铸态和T6热处理态下的力学性能与微观组织进行了研究。试验得出，与液态压铸成形件相比，半固态压铸成形件可以获得更佳的综合力学性能；经同样T6热处理后，两者抗拉强度都得到提高，伸长率下降，但半固态压铸成形件抗拉强度提高的幅度更大，伸长率降低得更少。从微观角度解释了两种不同成形方法产生这一性能差异的内在原因。     

热处理对半固态A356铝合金挤压铸件组织与性能的影响

将低温浇注制备的半固态A356铝合金坯料加热至半固态浇注、挤压成形。采用正交试验法研究了固溶、时效对半固态A356铝合金挤压铸件组织与力学性能的影响。结果表明,时效时间对抗拉强度、屈服强度、伸长率影响最大,且都是随着时效时间增长先上升后下降;试验6获得较好的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为340 MPa、325 MPa、9.56%。     

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。     

半固态A356压铸件充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对A356合金半固态压铸件下壳体进行耦合数值模拟。结果表明,在模具温度为220℃,充型温度为590℃、压射速度为5m/s时,半固态浆料充型平稳,温度场分布均匀,减少了缩孔、缩松等缺陷,为A356合金半固态压铸成形工艺的制定和优化提供了依据。采用此工艺参数,生产出合格铸件。在该件上所需部位可以钻螺纹孔,与其他零件装配使用。通过试验,验证了数值模拟优化工艺参数的合理性。     

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.     

半固态A356合金的流变压铸充填性与组织分布

试验研究了压射比压和压射速度对半固态A356铝合金流变压铸充填性的影响。试验结果表明：压射比压和试片的壁厚对新型方法制备的半固态A356合金浆料的充填性影响较大，试片壁厚越大，压射比压越大，型腔越容易充满；为了保证充满型腔，对于10mm的试片，压射比压应≥15MPa，而对于5mm的试片，压射比压应≥20MPa。压射速度对半固态L356合金浆料充填性也具有较大的影响，较高的压射速度有利于半固态A356铝合金浆料的充填；为了保证充满型腔，对于10mm，的试片，压射速度应≥0．384m／s，而对于5mm的试片，压射速度应≥1．152m／s。流变压铸试片的组织分布很均匀，利于获得高质量的半固态A356合金压铸件.     

Application of shortened heat treatment cycles on A356 automotive brake calipers with respective globular and dendritic microstructures

Since the automotive industry has many possible applications for semi-solid metal (SSM)-high-pressure die casting (HPDC) parts, the newly developed heat treatment cycles, as well as the traditional heat treatment cycles, were applied to A356 brake calipers cast using a LK DCC630 HPDC machine. Vickers hardness measurements at a cross section of the brake calipers were performed, indicating that similar values can be obtained when using the significantly shorter heat treatment cycles. Finally, the typical tensile properties that can be obtained for SSM-HPDC A356 brake calipers are compared with those manufactured by gravity die casting. Results indicate that the differences in microstructures (globular or dendritic) do not have a noteworthy effect on the heat treatment response. This implies that the short heat treatment cycles originally developed for globular SSM-HPDC A356 castings can be successfully applied to dendritic liquid A356 castings too.     

Effect of Holding Pressure on Microstructure and Mechanical Properties of A356 Aluminum Alloy

In this study, the effect of holding pressure on microstructure and mechanical properties of low-pressure die cast A356 aluminum alloy was investigated. The results showed that the application of high holding pressure (300 kPa) generated castings with denser structure and superior mechanical properties. By increasing the holding pressure up to 300 kPa, the size of secondary dendrite arm spacing greatly reduced by 22.7% at the cooling rate of 1°C/s and decreased by 12.8% at 10°C/s. The Feret’s diameter and aspect ratio of eutectic silicon particles decreased by 8.4 and 5.1% at the cooling rate of 1°C/s and decreased by 9.3 and 6.4% at 10°C/s, respectively. Meanwhile, the density of A356 aluminum alloy increased to 2.678 g/cm³ and the area fraction of porosity decreased to 0.035%. Thus, tensile properties of A356 aluminum alloy obtained at high holding pressure were enhanced, especially the ductility. All these could be associated with the better filling capability and faster cooling rate caused by high holding pressure. In the analytical range of experimental conditions, the correlation of mechanical properties with process parameters was established by statistical models to predict the ultimate tensile strength and elongation of low-pressure die cast A356 aluminum alloy.     

Al-Mg-Si合金半固态触变成形研究

以水泵盖为目标零件,在自行建立的半固态触变成形试验线上使用A357合金和新开发的半固态专用铝合金Al-6Si-2Mg进行了半固态触变压铸试验研究.对这两种合金在半固态坯料制备、二次加热及半固态压铸中的显微组织及工艺性进行了比较.结果表明,Al-6Si-2Mg合金在触变成形过程中均表现出更好的工艺可控性,其半固态压铸件热处理后的性能为σb=335MPa,σs=305MPa,δ5=3%,强度高于A357,伸长率与铸态A357合金相当.试验最终获得了充型完好、性能优异、组织均匀的半固态压铸件.     

半固态流变压铸铝合金件疲劳性能研究

对比研究了液态压铸和半固态流变压铸对ZL114A铝合金铸件疲劳性能的影响。结果表明,半固态流变压铸件相较于传统液态压铸件疲劳性能更好而且更稳定。液态压铸件的疲劳寿命主要受孔洞尺寸影响,孔洞尺寸越大,疲劳寿命越低。半固态压铸件的疲劳寿命主要受密度(孔隙率)影响,与密度成正比。半固态压铸ZL114A铝合金试样在密度大于2.62g/cm^3时,疲劳性能表现良好。在70MPa应力下,疲劳寿命可达107次。液态压铸件裂纹萌生于大的气缩孔,半固态压铸件的裂纹萌生是于中心缩松多孔的综合作用结果。     

轴承支架半固态压铸过程数值模拟

采用数值模拟方法分析了半固态铝合金的表观粘度及浇注温度对轴承支架铸件压铸充型和凝固过程的影响。结果表明,半固态铝合金的充型速度随其表观粘度的增加而显著下降,而浇注温度对充型速度的影响与液态压铸时的一致。铸件同一部位的凝固温度随半固态铝合金浆料充型时的表观粘度增加而提高。凝固后铸件内未出现铸造缺陷。     

ZL101过流冷却转移法半固态压铸工艺及性能研究

采用倾斜管过流冷却-转移法生产半固态流变压铸件,研究了压铸工艺对ZL101铝合金半固态流变压铸件性能的影响,以及半固态压铸件经T6热处理之后性能的改变.对比研究了液态与半固态压铸件的力学性能.结果表明,在浇注温度为595℃、压射速度为1.8 m/s时,压铸件性能最佳,此时较浇注温度为630℃的液态压铸件的抗拉强度提高了11％.经热处理的半固态压铸件抗拉强度与伸长率都得到改善.液态与半固态压铸件试样的拉伸断口为准解理断裂,经热处理的半固态压铸件试样的拉伸断口为韧性断裂.     

A356铝合金轮毂半固态挤压铸造成形数值模拟

通过建立A356铝合金的半固态表观粘度模型,采用计算机模拟方法对A356铝合金轮毂半固态挤压铸造成形工艺进行了研究.通过分析挤压速度、半固态浆料充填温度及模具预热温度对铝合金轮毂半固态成形性能的影响,探讨了不同条件下的金属流动特点和温度分布规律.结果表明,对该尺寸铝合金轮毂的最佳成形工艺:半固态浆料充填温度为600℃,模具预热温度为300℃,挤压速度为5 mm/s,保压时间为25 s.     

镁合金压铸充型过程的模拟仿真与试验验证

建立了耦合半固态镁合金表观黏度流变充型模拟的三维数学模型,对比了液态充型与半固态充型的流动特征,结果表明,液态充型呈紊流特征,而半固态充型平稳,呈层流特征,可减少铸件中出现气孔及氧化夹渣等铸造缺陷,最后通过试验发现半固态压铸件质量优于液态压铸件。     

低过热度铸造和触变锻造结合制备A356铝合金车轮的组织与力学性能

采用低过热度铸造和触变锻造相结合的方法制备A356铝合金车轮,研究低过热度铸造A356铝合金坯料的组织、坯料二次加热组织演变规律和触变锻造车轮的组织与力学性能。结果表明：熔体在635℃浇注,可获得具有细小、均匀的非枝晶晶粒的A356铝合金坯料。坯料在600℃等温加热60min后,非枝晶晶粒可转变成球形晶粒,在750kN锻压力下半固态坯料可触变锻造成铝合金车轮。经T6热处理,A356铝合金车轮的抗拉强度和伸长率分别为327．6MPa和7．8％,高于铸造铝合金车轮的拉伸力学性能。将低过热度铸造与触变锻造工艺相结合,可以制备具有较高力学性能的铝合金车轮。     

熔模精密铸造工艺生产高强度铝合金大型铸件的实践

论述了如何解决某大型高强度铝合金铸件在生产实践中出现的问题,从合金熔炼工艺及热处理工艺等方面提出了改善铸件冶金质量及力学性能的措施,使该铸件冶金质量及力学性能大幅度提升,X光合格率由原来14％提高到90％,抗拉强度达到470 MPa以上的由原来20％提高到92％,伸长率达到3％以上的由原来10％提高到93％.     

Al-6.5%Mg合金的半固态流变铸造及其性能

利用保温电磁搅拌制备半固态浆料,对Al-6.5%Mg合金的半固态流变铸造进行研究。实验中对该合金的常压铸造、液态压铸和半固态压铸所得铸件的显微组织、力学性能和拉伸断口进行分析比较。结果表明,常压铸造得到的Al-6.5%Mg合金组织为粗大的树枝晶,力学性能较低;与常压铸造相比,液态压铸件的树枝晶生长较为规则,枝晶得到细化,同时,液态压铸件的强度和塑性提高明显;半固态压铸的显微组织则为规则的球状晶,与液态压铸相比,半固态压铸件的强度略有提高,表现出更好的塑性。     

High-quality aluminum turbocharger impellers produced by thixocasting

The thixocasting process was chosen to produce the impellers as it is capable of producing castings with extremely high internal quality. Slugs cut from the DC cast bars are re-heated to the semi-solid casting temperature, and a specially-designed runner and gating system is used to prevent oxide from the surface of the slugs from becoming incorporated into the impeller. The technology used to produce the semi-solid impellers is described in detail. The semi-solid cast impellers, produced from an Al-Si-Mg-Cu alloy, are heat treated to the T6 temper. Results from testing are presented demonstrating that the impellers are free of porosity and other internal defects. Both mechanical property and fatigue data are presented showing that the semi-solid impellers have better properties than impellers produced by conventional casting and similar properties to forged and machined impellers. A short study is also described which identified suitable processing parameters to minimize hot tearing in the complex-shaped turbocharger impellers semi-solid cast from alloy 201. The surfaces of the impellers were examined using penetrant testing, and the results of modifying processing parameters on the propensity for surface cracking are presented. An aging study was performed to identify optimum mechanical strength.