7075铝合金流变压铸数值模拟及实验研究

7075铝合金强度接近钢铁,被认为是实现以铝代钢的首选材料,在汽车轻量化中发挥的作用越来越大。但是该合金铸造过程极易产生组织与成分不均匀等缺陷,采用普通铸造方法很难成形完好的铸件。开展了7075铝合金螺旋电磁搅拌制浆及流变压铸成形工艺研究,实现短流程和低成本。采用数值模拟和试验研究相结合的方法,首先采用Magmasoft软件对7075铝合金汽车连杆铸件的充型和凝固过程进行模拟优化,在此基础上进行了流变压铸试验研究。研究结果表明现有的计算模型能够很好地反映7075合金在不同压铸参数条件下的充型和凝固过程,压射速度3 m·s-1、模具温度150℃时可以获得无缺陷的铸件;用优化后的工艺参数进行7075铝合金连杆件流变压铸和普通压铸试验结果对比分析:流变压铸件显微组织细小均匀,平均晶粒尺寸为34μm;普通压铸件显微组织粗大不均匀,平均晶粒尺寸为59μm;与普通压铸件相比,流变压铸件合金元素(Zn,Mg,Cu)的成分偏析小,布氏硬度提高HB 19。     

铝镁钪合金铸锭均匀化过程中的析出特性

采用半连续铸造制备了成分为Al-6Mg-0.4Mn-0.4(Sc-Zr),规格为300mm×1000mm的铝镁钪合金扁锭,研究了均匀化处理对铸态合金硬度、电导率和显微组织的影响。结果表明,铸态合金在均匀化处理过程中,350℃以下均匀化,合金硬度随退火温度升高而升高;350℃以上均匀化,合金硬度和硬度峰值随退火温度上升而降低,电导率则随退火温度的升高和保温时间的延长而单调上升。铸态合金均匀化处理过程中有类似于传统铝合金固溶时效过程中的析出特性,析出相主要为Al3(Sc,Zr),还有少量Al6Mn相粒子。硬度变化是半连续铸锭过程形成的含钪锆过饱和固溶体发生分解析出Al3(Sc,Zr)粒子所致。同时,含钪锆过饱和固溶体的分解析出导致基体固溶度的贫化,降低了合金的电子散射能力,合金的电导率升高。研究合金铸锭均匀化处理过程中Al3(Sc,Zr)粒子的最佳析出工艺为:300~350℃,6~8h。     

5383铝合金铸锭偏析行为及均匀化制度的研究

采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM),研究了铸态5383铝合金的元素偏析行为及均匀化制度对其微观组织演变的影响.研究结果表明:铸态5383铝合金组织中Mg、Cu和Mn等元素偏析严重,晶界处有大量网状分布的难溶金属间相;均匀化处理后,非平衡共晶相和难溶金属间相发生回溶,晶粒长大并球化,Mg、Cu和Mn等元素偏析程度减小,同时在位错和晶界附近有大量细小析出相;结合试验及均匀化动力学方程计算结果,得到试验合金的最佳均匀化工艺为480~490℃退火24h,过烧温度为506℃.     

不同磁场条件对双流铸造7075铝合金组织的影响

成功研制了双流低频电磁半连续铸造铝合金的设备,使用该设备实现7075铝合金连续稳定的铸造,为工业实现多流低频电磁半连续铸造提供实验基础.利用此铸造设备,对比研究双流铸造中不同磁场条件对7075铝合金组织的影响.研究发现:相邻线圈电流方向相反时铸锭宏观组织略微好于线圈电流方向相司时;随着电流强度的增大,晶粒逐渐得到细化,当电流强度大于160A后,磁场作用基本达到最佳效果;励磁电流频率小于等于10 Hz或者大于等于30 Hz均无法改善合金组织,当励磁电流频率为20 Hz的时候,铸锭晶粒相对细小,分布均匀,目宏观偏析得到了显著抑制.     

铝合金扁锭铸造工艺

本发明涉及一种铝合金扁锭铸造工艺，特别适用于同铸次生产不同规格铝合金扁锭，属于铝加工行业生产技术领域。主要包括以下工艺流程：①制定铸造工艺参数；（②模拟铸造；③确认保温炉熔体温度；④布设结晶器；⑤铸造；⑥最终成分取样；⑦铝液冷却。本发明铝合金扁锭铸造工艺，一次性可铸造两种或多种规格的铝合金扁锭，生产安全性高、投资成本低，易于操作。     

Al-Mg-Si-Cu合金近液相线半连续铸造组织研究

采用近液相线半连续铸造方法制备了Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu合金半同态锭坯,研究了浇注温度和铸造速度对锭坯微观组织的影响.合金熔体在750℃下浇注,组织不均匀,边部是细小的晶粒,1/2半径和中心部位是粗大的枝晶,最小晶粒直径25 μm,最大晶粒直径达220μm;660℃保温后浇注,可以获得适合半固态加工的均匀、细小的近球形组织,锭坯中心和边部组织差异小,平均品粒尺寸为36.5μm;铸造速度达150 mmm/min时有利于均匀、细小的近球形组织形成.结果表明,对于Al-1.2Mg-0.8Si-0.4Cu铝合金采用近液相线半连续铸造可以获得理想的半固态浆料.     

7075扁锭在镦粗过程中表面裂纹的原因分析

牌号为7075的铝合金扁锭,经加热镦粗后,发现扁锭表面和侧面共有3处很深的裂纹,裂纹大约深为8~20mm。经化学成分分析、宏观组织、显微组织以及扫描电镜断口分析,结果表明:失效扁锭的化学成分符合GB/T3190-2008的要求,低倍组织除裂纹外没有发现其它冶金缺陷,断口表面发现有氧化现象,显微组织未过烧。可判断失效扁锭开裂是因固-液区内的金属塑性低,熔体结晶时体积收缩产生拉应力,当拉应力超过当时的金属温度下的强度或收缩率大于伸长率时则产生裂纹,裂纹属于热裂纹即铸造裂纹。     

7075铝合金等通道挤压过程工艺优化

文章探求7075铝合金一道次ECAP成型过程的最佳变形温度,利用DEFORM-3D有限元分析软件对7075铝合金方形坯料进行了不同挤压温度有限元数值模拟实验,利用元胞机模拟不同温度下变形晶粒尺寸,并加以实物观察验证。结果表明,500℃是7075铝合金最佳挤压温度;当7075铝合金处于较低挤压温度时,随着挤压温度升高,变形后的晶粒逐渐细化;当挤压温度大于500℃时,ECAP变形坯料由于再结晶后晶粒生长,晶粒异常粗大不符合生产要求。     

基于Mile算法的大型TC4钛合金扁锭连铸模拟分析

电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。     

Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响

研究了Al-5 Ti-1 B细化剂对7075铝合金组织与性能的影响。结果表明：添加微量的Al-5 Ti-1 B细化剂可使7075铝合金的铸态组织从粗大的枝晶细化为细小均匀的等轴晶,随着Al-5 Ti-1 B细化剂添加量的逐渐增加,7075铝合金的晶粒平均直径逐渐减小,抗拉强度和伸长率逐渐提高。当添加0．3％的Al-5Ti-1B细化剂时,7075铝合金被细化为平均直径44．7μm的等轴晶,抗拉强度和伸长率分别提高至311 MPa和4．1％,与未添加Al-5 Ti-1 B细化剂相比,7075铝合金的晶粒平均直径下降了64．3％,抗拉强度和伸长率分别提高了13．1％和45．4％。     

均匀化热处理对Al-Mg-Sc铝合金铸锭微观组织和性能的影响

采用DSC差热试验方法和电镜能谱仪等检测手段,对不同温度均匀化退火后合金铸态组织和硬度进行观察和分析。结果表明:Al-Mg-Sc合金铸锭中的初生相主要为分布在晶粒内部的Al3(Sc,Zr,Ti)相与分布在晶界处的Al3Mg2相。采用较高温度470℃均匀化退火时,合金的加热应保持较低的加热速率,或者采用二级以上均匀化热处理工艺。在470℃均匀化退火时,在加热2h内硬度下降明显,保温时间延长,硬度下降变得缓慢。     

5154铝合金均匀化温度研究

通过模拟工厂大生产条件下扁锭均匀化处理的升温时间和保温时间,经过对比和观察不同温度均匀化处理后的微观组织、第二相特征和差热分析(DSC),对5154合金扁锭的均匀化温度进行了试验研究。结果表明,适合单机架热轧的铠装电缆带用5154合金最佳的均匀化工艺为:均匀化温度550℃,升温速率为55℃/h,并保温9h。     

EB炉熔炼TA1铸坯在热轧过程中的组织演变

通过热轧试验和组织观察,研究了热轧变形温度、单道次压下率等对EB炉铸态板坯在热轧过程中的组织演变和再结晶的影响规律。发现经过热轧前的板坯加热,EB炉铸坯比VAR锻坯的晶粒尺寸大几百倍,粗大的EB炉铸坯晶粒组织不利于热轧过程中发生再结晶。通过提高热轧温度(≥850℃)、减小单道次压下量、降低热轧变形速度,可以促使热轧组织充分再结晶;探讨采用薄坯高温开轧、高温终轧、高温卷取,争取热轧卷获得较大比例的再结晶组织,从而可以省略传统的热轧板退火再结晶工艺。发现当热轧温度为850℃时,存在一个细化再结晶晶粒的临界压下率(43.6%),当热轧压下率低于43.6%时,提高热轧压下率可显著细化热轧卷中再结晶晶粒,超过临界压下率,热轧卷中再结晶晶粒尺寸几乎保持不变。当热轧温度≤810℃,存在一个临界压下率开动再结晶形核过程,随着热轧温度降低,临界压下率逐渐增大。     

脉冲电流对7075铝合金铸态组织的影响

研究了脉冲电流及Al-5Ti-B变质剂对7075铝合金铸态组织的改善和机理。结果表明,通入电脉冲及添加变质剂能抑制二次枝晶的生长,改善铸造组织的形貌,基体主要是均匀的等轴晶和近球形晶粒,同时,与直接浇铸的试样对比,合金中铜和铁元素的偏析现象得到一定程度缓解。     

3003铝合金中间退火工艺优化研究

采用实验拉力机和金相显微镜对铸轧法生产的3003铝合金幕墙板的力学性能和晶粒组织进行了研究,对3003铝合金大卷中间退火工艺进行了优化.结果表明:3003铝合金大卷进行中间退火时,将工艺设为530℃×9 h+390℃×3.5 h+随炉冷却3.5 h较为合理,能够有效控制晶粒长大,同时使板材的晶粒分布较为均匀,可有效提高...     

冷轧变形量及完全退火对汽车用5182板材组织和性能的影响

采用光学金相显微镜、万能力学试验机等测试分析手段,研究了冷轧变形量及完全退火对汽车用5182板材完全退火态(O态)组织和性能的影响。结果表明,退火时间2 h、退火温度300℃时板材再结晶不完全,360℃时发生晶粒二次长大,当退火温度330℃时,板材再结晶完全,晶粒呈多边形等轴状,大小均一,板材断后伸长率高,性能各向均匀,成形性能高;冷轧变形量为10%和25%时,O态板材晶粒粗大,拉伸后易形成橘皮缺陷,为65%时,晶粒细小,易形成明显吕德斯带应变缺陷,当变形量为45%时,O态板材晶粒大小为27μm,拉伸后无明显吕德斯带应变缺陷。冷轧变形为45%,330℃/2h完全退火后板材具有高的成形性能和表面应变质量的综合性能。     

液态铸轧低碳钢板的研究

本文研究了液态铸轧钢板新工艺,在实验室和工业生产条件下铸轧低碳钢板获得成功。并利用铸轧低碳钢板制成农具和日用五金。通过系统的工艺研究,掌握了稳定成型的工艺参数和生产过程;通过对铸轧低碳钢板的组织、热处理制度和力学性能的研究表明:铸态组织为不均匀晶粒和魏氏组织,其性能较为硬脆,经退火和“周期处理”后晶粒细小且均匀,珠光体形态规则,分布均匀,综合性能基本合格。铸轧钢板经900～950℃、10～30%热轧,不仅改善表面质量和板厚精度,而且其力学性能达到传统方法生产的 G3钢板的性能要求。     

Mo-0.5Ti合金温加工再结晶研究

本文研究了Mo-0.5Ti合金的铸态组织和变形组织的温加工再结晶的规律。选用铸造、挤压和锻造变形原料,在一定温度下以压缩方式取得不同变形量后,进行相应的退火,获得三种状态原料的温加工再结晶图。揭示了Mo-0.5Ti合金铸锭的柱状晶破碎和晶粒细化规律,即破碎铸锭柱状晶的温加工量应大于38％,采用1480℃ 30 min退火;为获得较细且均匀的晶粒加工量应大于50～60％,采用1430℃ 30 min退火;两种变形态Mo-0.5Ti合金,其晶粒进一步细化的规律几乎相同,温加工量应大于50％及相应的再结晶退火;也可看到,随着晶粒的逐步细化和变形量的增加,完全再结晶温度逐渐下降。     

一种高强Al-Mg-Si-Cu铝合金铸造工艺研究

研究了一种Al-Mg-Si-Cu铝合金Φ310mm圆铸锭的熔铸工艺,通过实际生产同铸造模拟相结合,优化铸造温度、铸造速度、冷却水流量等铸造工艺参数,得到最优值。研究结果表明,当使用优化参数,即铸造温度为680℃～700℃、铸造速度为60mm/min、单根水流量为5m3/h时,铸造成型质量良好,内部成分均匀且低倍晶粒度达到1级。     

均匀化工艺对6005 A铝合金组织及性能的影响

通过采用Thermo-Calc数值模拟热力学计算及试验的方法,研究了铸态合金相组成及析出温度,不同均匀化工艺对6005A铝合金显微组织、力学性能及电导率的影响.结果表明,经不同均匀化工艺处理,显著改善了铸态组织,包括晶界处的非平衡共晶相及晶内粗大的第二相.575℃×2.5h均匀化工艺效果最好,晶内均匀弥散分布细小的析出...