半固态铸造技术的研究状况及应用

半固态铸造技术以其高效、节能、近终化成形以及成形件性能优异等诸多特点,在汽车、计算机、通讯电子、航空航天等尖端领域具有广阔的应用前景,逐渐获得广泛关注。介绍了半固态铸造技术的工艺原理、工艺特点、半固态合金的制备、半固态合金的成形方法以及半固态铸造技术的工业化应用,最后对半固态铸造技术的长远发展作了展望。     

半固态合金浆料制备技术的研究现状

半固态加工技术是一种介于液态铸造和固态锻造之间一种特殊的铸造工艺,进而其集结了两者的优点,摒弃了其中的一些不足之处,并且这种加工工艺可以满足轻量化和环保的要求,所以近几年来半固态加工技术以其独特的优势得到了迅猛的发展。然而,进行半固态铸造成形工艺的第一步也是最重要的一步就是制备半固态合金浆料。本文主要介绍了国内外一些半固态合金浆料的制备技术的研究现状。     

半固态合金熔体制备研究

半固态成形主要是将凝固过程中的合金熔体进行外力干预,使其预先凝固的树枝晶固相破碎而获得一种由细小近球状、非枝晶固相与液相共同组成的固液共存半固态熔体,再将该熔体利用常规成形方法予以成形,故半固态合金熔体制备是半固态成形的关键。由半固态成形技术延伸分析了树枝晶破碎断裂机制、树枝晶根部熔断机制以及晶粒游离、对流混合抑制机制等半固态组织形成机理,总结了电磁搅拌法、液相线铸造法和斜坡法、超声波处理法等半固态合金熔体不同的制备方法,得出非枝晶组织熔体的不同制备方法及其工艺参数均明显地影响非枝晶形成机理,进而会影响半合金熔体的组织特征及成形后的产品质量。     

变形铝合金半固态挤压铸造技术研究

利用变形铝合金半固态挤压铸造工艺的成熟技术,对难以铸造成形的变形铝2A12材料半固态挤压铸造技术展开探索,分析变形铝2A12材料半固态挤压铸造难点,提出变形铝2A12材料半固态挤压铸造成形技术方案。经过大量工艺试验验证,分析问题,改进方案,获得了变形铝2A12材料半固态挤压铸造成形技术所能达到的铸件力学性能指标,得到了适合性能要求的相关铸造工艺参数及成形后固溶处理工艺参数,为进一步研究和探索变形铝合金2A12半固态挤压铸造技术的工程化应用奠定了工艺技术基础。     

半固态合金成形技术

这里总结了半固态形成技术的基本原理、基础研究、以及半固态合金的制备工艺等方面理论和应用研究成果;对半固态合金显微组织形态、浆料制备方法以及半固态合金成形进行了分析和讨论。     

铝、镁合金铸造在汽车领域的应用及发展（下）

2．半固态铸造技术 半固态铸造是近30多年发展起来的新一代成形技术，可获得高致密度的合金制品，见图14。若能够解决设备成本高、产品废品率高及生产效率较低的缺点，半固态铸造将成为极具竞争力的铝、镁合金成形方法。半固态铸造与各种铸造方法性能对比见图15。     

铜锡合金半固态成形技术的研究进展

半固态成形技术作为一种新型的金属成形工艺，是最有发展前景的绿色制造技术之一。本文介绍了半固态铜锡合金体系的设计、半固态浆料的制备及成形技术、微观组织与力学性能等三方面的研究进展。     

隧道风机叶片半固态成形合理工艺参数的确定

采用半固态成形替代传统的铸造和机加工成形隧道风机叶片,以实现近净成形和提高产品质量。采用PLCO半固态黏度模型,基于Procast2008铸造软件平台,对隧道风机叶片的成形进行模拟。研究了浇注温度、冲头速度和模具温度等工艺参数对隧道风机叶片半固态成形的影响,确定了合理的工艺参数:浇注温度为575℃左右、冲头速度为1m/s左右,模具温度在200℃左右。在该工艺参数条件下,充填过程平稳、凝固时间较短,有利于获得质量优良的成形件。     

半固态金属成形技术(下)

五、半固态成形的应用1.在铝合金制备中的应用目前半固态金属成形应用最成功和最广泛的是在铝合金的制备中。其原因不仅是因铝合金的熔点较低和使用范围广泛 ,而且铝合金是具有较宽液固共存区的合金体系。在铝合金工业中 ,包括Ａｌ Ｃｕ合金、Ａｌ Ｓｉ合金、Ａｌ Ｐｂ合金和Ａｌ Ｎｉ合金等 ,特别值得一提的是半固态金属成形技术已开始应用于制备铝合金制品。图 3所示是半固态成形的铝合金零件。目前 ,半固态成形的铝合金零件重量可达 7ｋｇ以上。图 3　半固态成形的铝合金零件2 .在其它材料中的应用对于镁合金和铜合金 ,也可以应用ＳＳＭ…     

半固态硼合金铸造技术研究

正硼合金具有低成本、高硬度、高耐磨性等优点,有望成为继镍硬铸铁与高铬铸铁之后的新型耐磨材料。但硼合金韧性处于较低的水平,很难应用于冲击载荷较大的工况。本文研究了半固态加工技术铸造硼合金的组织和性能,通过半固态铸造显著提高了硼合金的冲击韧度。     

镁合金半固态触变压铸技术研究现状

镁合金半固态成形技术比普通成形技术有许多显著优点,对其展开探讨总结将有助于丰富半固态成形理论,加速半固态成形技术的工业化运用。本文在等温热处理方法制备半固态非枝晶组织取得的成果基础之上,概述了通过等温热处理方法制备镁合金半固态非枝晶组织的进展,总结了半固态等温热处理触变压铸成形技术的现状,指出了镁合金在半固态触变压铸中存在的一些问题,最后展望了镁合金半固态触变压铸的发展趋势。     

Three-Body Abrasive Wear Behavior of Low Carbon Fe–B Cast Alloy and Its Microstructures Under Different Casting Process

This study investigates the effect of semi-solid processing on the microstructures, mechanical properties of low carbon Fe–B cast alloy. The as-cast microstructure of Fe–B cast alloy consists of the eutectic boride, pearlite, and ferrite. Compared with the coarse eutectic borides in the ordinary alloy, the eutectic boride structures in the semi-solid alloy are greatly refined. Moreover, the boride area fraction, Rockwell hardness, impact toughness, etc., before and after heat treatment under different casting methods are also investigated systemically. The wear behaviors of low carbon Fe–B cast alloy are studied by three-body abrasive wear tester. The wear weight loss of semi-solid Fe–B cast alloy is lower than that of the ordinary Fe–B cast alloy because of the lower average boride area for semi-solid specimen. Meanwhile, the wear mechanism of the low carbon Fe–B cast alloy under different casting process is depicted and analyzed by using the physical models.     

高强铝合金半固态精密成型技术应用研究

7000 系列高强铝合金已在航空、航天等领域得到广泛应用。但这类高强铝合金因合金元素含量高,存在凝固组织粗大且不均匀、合金元素偏析严重、铸件易开裂等问题,难以直接铸造成型。文中开展了7075 铝合金环缝式强电磁搅拌流变制浆及半固态精密成型技术的应用研究。研究表明,环缝式强电磁搅拌半固态精密成型技术有效提高了7075 铝合金成分均匀性,铸件组织细化,热裂倾向减少明显,合金的成型性能和零件的力学性能大幅提高,可以实现高强铝合金零件的近净成型。     

Adhesive wear of stir cast hypereutectic Al–Si–Mg alloy under reciprocating sliding conditions

This paper describes an attempt to enhance the wear properties of hypereutectic cast aluminium–silicon alloys produced by semi-solid metal (SSM) processing technique. The rheological experiments on SSM slurries were performed under continuous cooling condition from liquidus temperature. Wear characteristics of alloy under investigation were studied using pin on flat wear system over a range of normal load (10–40 N) at constant average sliding speed (0.2 m/s) against cast iron and stainless steel counter surface. Stir cast alloy showed lesser weight loss compared to conventional cast alloy. Stir cast and conventional cast alloys showed higher weight loss against the stainless steel as compared to that against cast iron counter surface. Optical microscopy of the conventional cast and stir cast hypereutectic alloy has shown that stir casting causes refinement of primary silicon particles and modification of eutectic silicon compared to conventional cast alloy. The scanning electron microscopy of wear surfaces was carried out to investigate the mode of wear.     

铝合金零件半固态压铸技术应用研究

以水泵盖为目标零件,使用A357合金和新型铝合金Al-6Si-2Mg研究了半固态触变压铸过程中的工艺参数对零件最终性能的影响.通过对普通液态压铸机的改进和相关工艺参数的调整,进行了半固态触变压铸试验研究,得到了充型完好、组织均匀的水泵盖零件.     

光谱分析仪数据采集系统的研制

光谱分析仪是压铸生产过程中用于产品成分质量分析的关键设备，其分析结果是控制压铸工艺参数的依据，对提高压铸铝合金产品质量具有重要的意义。为了建立压铸铝合金成分质量分析的计算机网络系统，研制出一种光谱仪数据采集系统，通过解读打印机输出端口，将光谱仪的分析结果采集到单片机系统中，应用MAX490通信接口设计，实现数据采集系统和成分质量分析系统的远程通信。现场使用和实验表明，该系统具有较高的可靠性和性价比。     

提高硬质合金韧性新工艺的研究

应用硬质合金／铸钢复合铸造技术生产的硬质合金工件,韧性高、成本低、使用效果好,值得广泛推广使用。     

浇道系统设计对半固态触变成形产品机械性能的影响

研究用于压铸环境的半固态铝合金触变成形浇道系统对试样机械性能的影响。通过5种浇道系统生产的制件机械性能的对比研究，发现由微弧弧扇形单浇道生产的试件具有最好的综合机械性能，制件微观组织以及充形模 拟结果也证实了上述结论。提出适合半固态铝合金（fs＝0．5－0．6）触变成形工艺（压铸环境）浇道系统的设计思想。     

Determining casting defects in near-net shape casting aluminum parts by computed tomography

Three types of near-net shape casting aluminum parts were investigated by computed tomography to determine casting defects and evaluate quality. The first, second, and third parts were produced by low-pressure die casting (Al-12Si-0.8Cu-0.5Fe-0.9Mg-0.7Ni-0.2Zn alloy), die casting (A356, Al-7Si-0.3Mg), and semi-solid casting (A356, Al-7Si-0.3Mg), respectively. Unlike die casting (second part), low-pressure die casting (first part) significantly reduced the formation of casting defects (i.e., porosity) due to its smooth filling and solidification under pressure. No significant casting defect was observed in the third part, and this absence of defects indicates that semi-solid casting could produce high-quality near-net shape casting aluminum parts. Moreover, casting defects were mostly distributed along the eutectic grain boundaries. This finding reveals that refinement of eutectic grains is necessary to optimize the distribution of casting defects and reduce their size. This investigation demonstrated that computed tomography is an efficient method to determine casting defects in near-net shape casting aluminum parts.