一种白铜管坯的近终形连铸

采用水平连铸工艺制备了空心BFe10-1-1白铜管坯，并对铸态管坯的表面质量、凝固组织及力学性能进行分析。结果表明，采用合适的工艺参数，可以利用水平连铸的方法制备出表面光滑，凝固组织致密的近终形BFe10-1-1白铜管坯；管坯的力学性能随着温度升高而下降，室温时管坯具有良好的塑性。     

旋转电磁场对BFe10-1-1合金管坯组织及力学性能的影响

研究旋转电磁场对水平连铸空心BFe10-1-1合金管坯凝固组织和力学性能的影响,并对其机理进行初步的探讨。结果表明：在工频旋转电磁场的搅拌作用下,BFe10-1-1合金管坯的凝固组织显著细化,由粗大的柱状晶完全转化为均匀细小的等轴晶,同时抑制了Ni元素的枝晶偏析;施加电磁场后管坯的力学性能得到明显改善,当励磁电流为80 A时,管坯抗拉强度提高了15.3%,屈服强度提高了10.9%,伸长率提高了58.6%。     

BFe30-1-1铜合金空心管坯水平连铸探索

探索了用水平连铸的方法制备BFe30-1-1铜合金空心管坯的技术,在实验室成功制备了φ83mm×20mm空心管坯。对管坯的表面质量,凝固组织及力学性能进行了分析。结果表明,采用合适的熔铸工艺参数,可以用水平连铸的方法制备BFe30-1-1铜合金空心管坯。     

无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度关系研究

在连续铸造过程中,铸坯液穴深度受冷却水量、拉坯速度及浇注温度等工艺参数的影响,掌握其影响规律对提高铸坯质量有显著帮助。本文通过ProCAST软件对100 mm×10 mm规格无氧铜方形铸坯的水平连铸进行研究,探究液穴深度与浇注温度之间关系。分析结果表明:浇注温度对液穴深度有一定影响;提高浇注温度可以使液穴深度加大,增大铸型温度,从而减小铸坯的温度梯度,降低其热应力;无氧铜水平连铸液穴深度与浇注温度呈线性关系,浇注温度越高,液穴深度越大。     

倾斜冷却半固态连铸A356铝合金过程稳定性研究

研究了浇注温度、拉坯速度、倾斜板长度和倾斜角度对倾斜冷却半固态连铸A356铝合金过程稳定性的影响。结果表明:浇注温度、拉坯速度对连铸过程稳定性有显著影响,倾斜板上熔体的横截面积与拉坯速度成正比,拉坯速度的变化将导致倾斜板上熔体冷却强度发生相应的变化,实验表明合适的浇注温度和拉坯速度分别为630～660℃、400～600mm/min,此时连铸过程能稳定进行;而倾斜板长度在500～900mm、倾斜角度在30°～60°内变化对连铸过程稳定性并无显著影响。     

锡磷青铜水平连铸坯凝固组织的数值模拟

水平连铸是锡磷青铜板坯生产的主要方式,凝固过程在结晶器内部进行,故凝固过程一直是“黑匣子”,为探索水平连铸工艺参数变化对铸坯凝固行为的影响规律,建立冷却参数与铸坯宏观组织之间的内在关系,本文对水平连铸锡磷青铜合金凝固过程中的晶粒生长进行准确建模并分析,研究牵引机拉速对铸坯温度场和凝固组织的影响。结果表明：铸坯出口温度随牵引机拉速增加而线性增加;提高牵引机拉速会使凝固位置外移、糊状区宽度增加、液穴深度增加,晶粒生长方向与牵引方向的夹角增大,心部等轴晶数目增加以及晶粒平均尺寸减小。     

BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型(HCCM)水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明:当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为:熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。     

基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究

利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃,拉坯速度为200mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭,模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

工艺条件对大规格TC4扁锭连铸过程固液界面的影响

利用有限元方法对电子束冷床熔炼大规格TC4扁锭连续凝固过程温度场进行计算分析,研究不同铸造工艺条件下熔池形貌特征以及固液界面曲率的变化,并且定量地给出固相线和液相线位置以及糊状区深度的变化规律。结果表明:随着浇注温度的升高,TC4扁锭的液相线和固相线深度加深、宽度变宽,而固相线与液相线之间的糊状区变窄;随着拉锭速度的加快,熔池加深变宽,糊状区逐渐变宽,温度梯度变小,固相率逐渐减少;但拉锭速度对固液界面形貌的影响相对于浇注温度的影响更为显著,在本计算模拟条件下,拉锭速度应控制在3.5×10~(-4)m/s以下。     

白铜冷凝管铸轧工艺关键工序的研究

研究了铸轧工艺生产白铜BFe10-1-1冷凝管中的水平连铸和行星轧制两个关键工序,考察了连铸管坯和行星轧制态管坯的宏观组织、微观组织、成分分布、力学性能及铸轧过程中存在的问题.结果表明,铸轧工艺生产BFe10-1-1冷凝管是可行的;B10管坯在铸造阶段偏析严重,行星轧制过程也不能将其改变,会影响冷凝管的使用寿命.     

High-strength aluminum alloys hollow billet prepared by two-phase zone continuous casting

The two-phase zone continuous casting (TZCC) technique was used to continuously cast high-strength aluminum alloy hollow billets, and a verified 3D model of TZCC was used to simulate the flow and temperature fields at casting speeds of 2–6 mm·min⁻¹. Hollow billets under the same conditions were prepared, and their macro/microstructures were analyzed by an optical microscope and a scanning electron microscope. During the TZCC process, a circular fluid flow appears in front of the mushy zone, and the induction heated stepped mold and convective heat transfer result in a curved solidification front with depressed region near the inner wall and a vertical temperature gradient. The deflection of the solidification front decreases and the average cooling rate in the mushy zone increases with increasing casting speed. Experimental results for a 2D12 alloy show that hot tearing periodically appears in the hollow billet accompanied by macrosegregation near the inner wall at casting speeds of 2 and 4 mm·min⁻¹, while macroscopic defects of hot tearing and macrosegregation weaken and the average size of columnar crystals in the hollow billets decreases with further increasing casting speed. 2D12 aluminum alloy hollow billets with no macroscopic defects, the finest columnar crystals, and excellent mechanical properties were prepared by TZCC at a casting speed of 6 mm·min⁻¹, which is beneficial for the further plastic forming process.

     

半固态坯料生产工艺研究

着眼于工业生产,研究了在电磁搅拌连续铸造制备A357铝合金半固态坯料过程中,电磁搅拌强度、连续铸造速 度、结晶器冷却水通水量、熔体浇注温度等主要工艺参数对工艺过程稳定性及坯料组织性能的影响,在综合考虑坯料质量、 经济性与生产效率的基础上,确定了可用于指导工业生产的合理工艺参数组合。     

工艺参数对Zn-4.5Cu-0.2Mn-0.3Bi合金水平连铸坯反偏析及凝固组织的影响

研究了锌铜合金在电磁场下水平连铸坯的初生坯壳前沿位置变化规律,考察了铸坯横截面宏观组织、微观组织形貌及合金元素的分布。试验结果表明,坯壳前沿的位置是随着拉坯速度、浇注温度和电流强度的变化而变化的,其中尤以拉坯速度对其的影响最为明显。只有根据电流强度和浇注温度相对应调整拉坯速度才能达到改善组织和偏析的效果。较大的电流和拉坯速度促使坯壳前沿后移。当液-固界面位于冷却水套和搅拌器的交界处时,反偏析得到有效抑制。电磁场消除了普通水平连铸坯横截面组织不均匀、最后凝固点上移的现象。搅拌后上边缘和心部深灰色树枝状的富铜相并没有完全消失,只是尺寸略微变大,但边部和心部组织差异很小。当拉坯速度3 m/h、电流100 A时,边部和心部组织最为均匀细小,其他电流和频率时组织变化不大。Ti没有起到细化作用和抑制反偏析作用,反而使得液体变得粘稠,流动性变差。     

Effect of Al on Expansion Behavior of Mg–Al Alloys During Solidification

The cooling curves and the change of contraction/expansion during solidification and cooling were tested by using a selfmade device which could achieve the one-dimensional contraction instead of three-dimensional contraction of the casting.Then, the effects of Al content(0, 1.1, 3, 5, 10, 12.9, 15, 17, 19, 22, 24 and 30 wt%) on the thermal contraction/expansion of the binary Mg-Al as-cast alloys during solidification were obtained. The results showed that expanding instead of contraction was present in Mg-Al alloys with the addition of 0-30 wt% Al during solidification. The values of expansion significantly increased at first and then decreased with the increase in Al content. And the maximum expansion ratio of 0.44%(maximum expansion value: 0.841 mm) was present in the Mg-15 wt% Al alloy. Contraction instead of expansion occurred once the temperature drops to the temperature corresponding to the expansion value in total, indicating the occurrence of a continuous expansion during the solidification process in mushy zone for the Mg alloys with Al addition of 5-30 wt%. The expansion value in total consisted of two parts: the expansions occurring in the liquid-phase zone and mushy zone. The expansion in liquid zone was present in every Mg-Al alloy, and it contributed to the most proportion of the total expansion value when the Al content in Mg-Al alloy was lower than 10 wt% or higher than 22 wt%. However, the total expansion value was mainly determined by the solidification behavior in mushy zone when the Al content was among 10-22 wt% in Mg-Al alloys.     

绿色环保型BFe10-1-1铁白铜化学抛光工艺研究

研究以H2O2为主要氧化剂的化学抛光液对BFe10-1-1铁白铜进行表面化学抛光,考察了光亮剂、缓蚀剂、H2O2稳定剂的种类,化学抛光液各组分的含量,抛光温度以及抛光时间对铜合金抛光效果的影响.优化出抛光液组成及抛光工艺条件:质量分数为30％的H2O2 350 mL/L,浓H2SO450 mL/L,无水乙醇17～20m...     

低温铸造法制备亚共晶铝硅合金半固态成形坯料的研究

研究了低温铸造法制备亚共晶铝硅合金半固态成形用坯料。结果表明，使用N2气搅拌，并在适当的浇注温度和冷却条件下可以得到晶粒圆整、分布均匀的初生相。对低温铸造法的凝固机理和吹入N2气的作用进行了分析。     

无模拉拔成形连续柱状晶BFe10-1-1合金管材的残余应力

在拉拔温度850℃、拉拔速度0.7mm/s、进料速度0.5mm/s的条件下,对连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材进行无模拉拔成形,采用X射线法测定管材的残余应力,采用TEM进行微观组织分析,探讨了残余应力产生的机理。结果表明,沿着拉拔方向,无模拉拔合金管材的变形区外表面残余应力分布呈先升高后降低的趋势;已变形区残余应力值较为均匀;各点残余应力均为压应力,最大值为135MPa。无模拉拔成形过程中,连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材的晶界变得曲折,晶界周围出现不同密度的位错塞积,变形区沿拉拔方向的位错密度呈先增大再减小的趋势,这一趋势是导致产生不同程度残余应力的根本原因。