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。     

半固态A356铝合金浆料的行波搅拌制备工艺

采用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺,成功制备出初生α-Al为球状的较大尺寸A356铝合金半固态浆料.研究了浇注温度、搅拌频率和搅拌功率对A356铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金组织中的初生α-Al更圆整.当搅拌频率达到或高于10Hz时,半固态A356铝合金浆料中的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态A356铝合金熔体中的蔷薇状初生α-Al受到更剧烈的附加温度起伏而使枝晶根部熔断,形成更多更圆整的球状初生相.因此,在630℃浇注、搅拌频率为10Hz和搅拌功率为1.72kW下,能制备出更圆整、细小的初生α-Al.     

浇注温度和电磁搅拌对半固态6061铝合金组织的影响

应用低过热度浇注和电磁搅拌技术制备了半固态6061铝合金浆料,研究了浇注温度和电磁搅拌对半固态6061铝合金微观组织形貌的影响。结果表明,浇注温度对半固态6061铝合金的凝固组织影响很大,半固态6061合金在660℃下浇注的晶粒最为细小;电磁搅拌可以有效地改善半固态6061铝合金的凝固组织形貌和晶粒尺寸。当电磁频率为30 Hz且搅拌15s时,凝固组织的形貌及尺寸最佳。通过试验获得了制备半固态6061铝合金浆料合适的工艺参数。     

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。     

A356铝合金半固态浆料的蛇形通道制备工艺

采用蛇形通道浇注工艺制备了A356铝合金半固态浆料.结果表明:采用内径为20 mm的四个弯道的蛇形通道可以在660～680℃制备1.5～1.8 kg的A356半固态浆料,蛇形通道内腔只有少量的挂料,便于清理;在浆料的径向上,从心部到边部初生α-Al形态的差别很小,呈颗粒状或近球状.     

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。     

中频电磁振荡法制备半固态铝合金浆料的研究

采用一种中频电磁振荡法对牌号为ZL104的铝合金进行处理,得到了较为理想半固态浆料组织。主要研究了中频电磁振荡式流变成形法制备半固态铝合金流变浆料过程中,振荡次数对半固态浆料组织形貌的影响,探讨分析了该方法中电磁搅拌器所产生的电磁场对半固态浆料组织的作用。结果表明:该方法操作简单,便于控制;工艺流程短,生产量大,设备成本低;其制备出的半固态浆料组织均匀性好,不存在因电磁场分布不均匀而产生的趋肤效应。优良的半固态浆料组织中初生α-Al的最小平均等效直径为28μm,初生α-Al的形状因子为0.89。     

蛇形通道浇注制备7075铝合金半固态浆料

采用蛇形通道浇注制备7075铝合金半固态浆料,研究了浇注温度、弯道数量和弯道直径对7075铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,当浇注温度为660～675℃时,可以制备出质量较好的7075铝合金半固态浆料,且管道内挂料较少;在相同温度条件下,随着弯道数量增加或弯道直径减小,初生α-Al的平均晶粒尺寸减小、形状因子提高.在制备7075铝合金半固态浆料过程中,合金熔体在具有一定弧度且封闭的蛇形弯道内流动并多次改变流动方向,具有类似“搅拌”功能,使得初生晶核逐渐演变为球形或近球形晶粒.     

铝合金半固态浆料电磁搅拌下流场的数值模拟

根据实际条件确定了电磁搅拌的磁流耦合场模型有关参数,应用数值模拟软件,采用二维轴对称模型对铝合金半固态电磁搅拌的流场进行了模拟.计算了搅拌频率为50Hz,电流密度为3x105,6x106.1x106、2x106A/m2时的流场分布,发现铝合金熔体内部最大流速和最大剪切速率随电流密度的增加而线性增大.     

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。     

电磁搅拌下铝合金的力学性能研究

研究了无搅拌铸造和电磁搅拌铸造下的Al-24%Si过共晶合金和Al-6.6%Si亚共晶合金常温下的力学性能,并运用扫描电镜对其拉伸断口进行了分析。结果表明:在搅拌作用下凝固的合金相比同成分非搅拌时凝固的合金,Al-24%Si过共晶合金强度提高了约11%,伸长率提高了约12%;Al-6.6%Si亚共晶合金强度提高了约5%,伸长率提高了约46%。过共晶合金在相同搅拌强度下,其硬度是随着降温速率的增大而增大的。亚共晶合金在搅拌强度相同时,降温速率越小,硬度就越高;合金降温速率相同时,搅拌强度越高,硬度就越高。     

半固态流变铸-锻6061组织均匀性研究

采用分析软件测定了6061合金冷却曲线,并对不同温度下的初生固相率进行了测试。利用H1F100型伺服驱动压力机及杯型试验模具进行了半固态6061合金流变铸-锻成形,研究了工艺参数及热处理对半固态6061合金流变铸-锻成形件组织均匀性的影响。研究结果表明:在一套模具内,完成半固态铸造和半固态锻造即半固态铸-锻成形是可行的;合金温度在645℃,上型温度300℃,下型温度350℃,成形比压105 MPa,保持时间0~4 s时,可得到组织均匀的零件。     

Preparation of Semi-Solid AlSi7Mg Alloy Slurry

The semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of large size was prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring in this paper. The effects of pouring temperature and stirring power on the microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry were studied. The results show that the semi-solid AlSi7Mg alloy slurry of 127mm in diameter can be prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring technology and this new technology can save energy and make the pouring process convenient. When the liquid AlSi7Mg alloy is poured at 650 or 630, the solidified microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring is remarkably improved compared with that of the slurry without stirring, the primary -Al grains appear rosette-like or spherical. When the pouring temperature is decreased, the shape of the primary -Al grains is gradually changed from dendritic-like grains to spherical grains. When the pouring temperature is appropriately increased, namely raised to a certain superheat, the pouring process becomes easier and an ideal spherical microstructure of the AlSi7Mg alloy slurry prepared by the weak electromagnetic stirring can also be obtained, in this experiment, when the stirring power is 0.36kW, the optimized pouring temperature parameter is 630.When the AlSi7Mg alloy slurry is prepared by the low superheat pouring and weak electromagnetic stirring, when the pouring temperature is 630,increasing the stirring power appropriately could gain better spherical primary -Al grains,but if the stirring power is increased to a certain value, the shape of the primary 冄-Al grains is not further improved, in this experiment, the optimized stirring power parameter is 0.36kW.     

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响。试验结果表明:单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用(旋转感应+无芯感应)复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量。     

电磁搅拌对AlSi7Mg合金显微组织的影响

采用自行开发的电磁搅拌器,研究了多种不同电磁搅拌方式,在不同工艺条件下,单独施加或复合施加对AlSi7Mg合金微观组织的影响.试验结果表明：单一施加旋转感应电磁搅拌时,浆料径向组织很不均匀;单一施加无芯感应电磁搅拌,当搅拌电流较小时,径向组织也不均匀,增大电流浆料质量有明显改善;采用（旋转感应＋无芯感应）复合电磁场进行复合电磁搅拌时,可在电流较小时获得满意的浆料质量.     

合工艺制备半固态A356铝合金浆料的研究

将晶粒细化处理引入低过热度浇注和弱电磁搅拌技术中,形成了制备半固态合金浆料的复合工艺.应用复合工艺制备了半固态A356铝合金浆料,研究了复合工艺对所制备的半固态初生0相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,细化处理的液态A356铝合金经低过热度浇注和弱电磁搅拌可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,并且浇注温度可适当提高.与未经细化处理的A356铝合金试样相比,细化处理可显著改善A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌及其沿铸锭径向上的分布.     

电磁搅拌铝合金熔体速度场计算及分析

为优化电磁搅拌工艺,用ANSYS软件对圆柱形铝合金熔体速度场进行了数值模拟.结果表明:在小于0.86倍熔体半径的范围内,熔体切向运动为强迫涡.涡核旋转角速度约为电磁场同步转速的1/26.涡核与坩埚壁间的熔体径向流层间具有较大的剪切速率,这对增强颗粒的润湿复合以及半固态组织的获得有利;而在涡核内,剪切速率接近于0,因此没有这种作用.采用环状熔体是解决该问题的办法之一.熔体纵切面内剪切速率的计算结果表明,剪切速率随半径增大而增大,而在高度方向上,则呈现中间大、上下两端小的特点.运动轨迹的计算说明,总体上,熔体质点呈螺旋式上升,但底部熔体流速低,且其运动范围基本上限于底部,易导致增强颗粒沉淀于底部,不利于其均匀分布.     

电磁搅拌对铝铜合金宏观组织及偏析的影响

为了改善铝铜合金在铸造过程中出现的密度偏析,研究了电磁搅拌对半固态Al-Cu合金宏观组织及偏析的影响。结果表明:电磁搅拌使得初生α-Al的径向分布更为均匀,改善了铸件的宏观偏析,且随着搅拌强度的增大,初生α-Al的分布也更均匀,即宏观偏析越小;电磁搅拌使得宏观组织显著细化,随着搅拌强度的提高,晶粒细化程度反而减弱。     

ZA27合金的半固态浆液电磁搅拌工艺及其组织和性能

利用自行设计的电磁搅拌装置，制备ZA27合金半固态浆料，研究了在等温搅拌制度下，温度、磁感应强度、搅拌时间对合金组织和性能的影响。结果表明：磁感应强度大、等温范围470-480℃、搅拌7．5－15min，ZA27合金的组织和性能较佳。