高硅含量过共晶铝硅合金半固态重熔组织演变

采用水淬实验研究熔铸法制备的Al-25%Si合金半固态重熔组织演变,对初生硅相的尺寸、形态和体积分数进行定量统计和表征。结果显示:在共晶温度以上保温过程中,合金组织经历了共晶硅的粒状化和溶解、初生硅相熔断和尖角钝化以及形态圆整化3个阶段。初生硅相在重熔过程中发生"Oswald"熟化粗化,尺寸增加,同时形状因子增大,体积分数减小。合金在590~600℃保温30~50 min,初生硅尺寸粗化速率缓慢,形态圆整并且体积分数可控,可以满足半固态加工要求。尺寸粗化速率常数K与合金的初始凝固冷却速度和加热温度有关。其中,在钢模中凝固的合金的K值为23.83~38.88μm3/s,且随加热温度升高,K值减小;铜模中凝固的合金K值为10.91~19.87μm3/s,温度升高,K值增大。     

再熔融加热对亚共晶铝硅合金半固态组织演变的影响

提出一种新的亚共晶铝硅合金半固态坯料制备方法，即再熔融加热制备法，其特点是不对熔融金属施加任何机械的或电磁的搅拌力，而是通过在金属凝固过程中进行再熔融加热，获得具有近球状初晶相的亚共晶铝硅合金半固态组织。研究了Al-7％Si—0．2％Ti半固态合金再熔融加热制备过程中再熔融温度及保温时间等关键工艺参数对半固态组织的影响，并讨论了再熔融加热对半固态组织演变的影响。     

半固态准共晶铝硅合金的设计与坯料制备

根据汽车空调配件使用性能的要求和半固态加工的特点,设计了适于半固态加工的汽车空调配件用高强耐热Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金。利用低过热度浇注技术制备出组织为非枝晶状的Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金半固态坯料,其最佳浇注温度为583℃;在接近液相线的低温保持一定时间,熔体中形成大量的细小自由(游离)晶体,并保持高的存活率,是Al-10.5Si-2.5Cu-1.0Mg-Mn合金半固态非枝晶组织形成的主要原因。     

AlSi7Mg非枝晶合金半固态重熔加热时的组织演变

研究表明：电磁搅拌的ＡｌＳｉ７Ｍｇ非枝晶合金在半固态温区保温时,共晶体首先重熔,团块状α相逐渐演变成球状;保温温度越高,半固态重熔和α相演变过程越快;保温温度过高或保温时间过长时,试样在部分重熔过程中易发生变形。     

半固态压铸过共晶铝硅合金的组织与性能

通过连铸技术以及二次感应加热技术制备过共晶铝硅合金半固态坯料,将半固态坯料压铸成形,获得半固态压铸试样。之后对试样进行T6热处理,并对热处理后的组织和性能进行分析。结果表明,半固态压铸过共晶铝硅合金与原过共晶铝硅合金相比,硬度提高了24%,抗拉强度提高了24%,伸长率提高了70%,磨损率降低了11%。     

等温热处理对过共晶铝硅合金半固态组织的影响

过共晶Al-17%Si-4.5%Cu-0.5%Mg合金通过0.6%Na 1.2%P-Cu变质处理获得初晶硅细小的微观组织。在固液两相区进行等温热处理，结合金相分析研究了组织的演化规律：等温热处理的初期，共晶硅经历了熔断、粒状化和粗化的过程；随着加热温度的提高和保温时间的延长，共晶体不断熔化成液相；液相体积分数逐渐增加，使液相薄膜包围着α相；α相由不规则形状向球状转化；α相的粗化和合并几乎同时进行，最终获得非常理想的半固态组织。     

激光表面重熔过共晶铝硅合金的组织与性能

利用CO2连续横流激光器对过共晶铝硅合金活塞表面进行激光重熔，研究了重熔后过共晶铝硅合金的组织结构、硬度和耐磨性能相对于基体的变化。结果表明，重熔后的过共晶铝硅合金的显微组织结构可分为重熔区、过渡区和基体3个对比明显的区域。重熔区与基体相比，组织明显细化。初晶Si形状由粗大的多角形或方形变为棱角不明显的胞状，共晶Si由针条状变为细小颗粒状。表面重熔区的硬度（HV）提高了近40，耐磨性能明显高于基体材料。同时，分析了重熔区组织细化的原因。     

过共晶铝硅合金半固态浆料表观粘度研究

通过自制的双筒旋转粘度计对过共晶ZL117合金的表观粘度进行了研究。结果表明,随着保温温度的降低,即固相率的升高,ZL117合金浆料的表观粘度随之增加;随着搅拌电流的增加,其表观粘度先降低,在搅拌电流为14A左右时达到最低,然后增大;随着冷却速度的增大,其表观粘度增大。     

半固态ZL101合金重熔加热时初生相的组织演变

利用低过热度浇注技术制备了半固态ZL101铝合金坯料,研究了半固态温度区间重熔加热时半固态ZL101铝合金坯料的初生相形貌的转变过程。研究结果表明,在半固态两相区保温,半固态ZL101合金的初生相逐渐团球化,该过程随保温温度的升高而加快。半固态ZL101铝合金晶粒的圆度与保温温度和保温时间的关系不大,但晶粒的尺寸随着保温温度和保温时间的增加而增大。半固态ZL101合金试样重熔加热最佳工艺制度为583℃下保温30m in,其晶粒平均等积圆直径为80μm,晶粒平均圆度为0.83。     

低温铸造法制备过共晶铝硅合金坯料的研究

提出利用低温铸造法进行半固态成形坯料的制备，研究了不同浇注温度下Al-20%Si合金组织形态的差异，讨论了通过CO2气体对初生硅颗粒形状、大小的影响及作用机理。结果表明，采用低温铸造法可以获得初生硅颗粒细小、分布均匀的过共晶铝硅合金坯料。     

A2017半固态合金二次加热工艺及组织演化机制

相同加热温度条件下,随着保温时间的延长,晶粒逐渐长大和球化,液相分数增加;提高二次加热温度,晶粒长大和球化速度加快.在620～625℃加热,保温40～60min,可获得由均匀球形晶粒悬浮于液相组成的半固态组织,晶粒大小为70～90μm,液相率为40%～45%.而常规铸造枝晶A2017合金坯料二次加热后仍然保留粗大的枝晶网络结构.半固态合金锭坯二次加热初期晶粒的熔合合并是晶粒长大的主要方式,相界面能的升高和相界面表面张力是组织演化的主要驱动力.     

LY12合金半固态二次加热工艺及组织演变

研究了倾斜式冷却剪切技术制备的LY12铝合金半同态坯料在二次加热时加热温度和保温时间对其组织的影响.研究表明,二次加热可使团块状相逐渐演变成球状相;随保温温度及保温时间的增大,初生相的生长和球化速度变快;保温温度过高或保温时间过长,试样易发生变形;二次加热最佳工艺为610～615℃保温10～15min,此时晶粒大小为55～65μm,液相率为43%～45%;高于620℃时,试样在重熔过程中易发生严重变形.     

原位内生TiB_2/Al-4Cu复合材料半固态二次加热组织演化

对原位内生TiB2/Al-4Cu复合材料半固态坯料进行二次加热,利用光学显微镜,图像分析仪等手段,对坯料二次加热微观组织的演化进行了研究。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,液相分数增加,α(Al)晶粒发生了长大和圆整化。TiB2/Al-4Cu复合材料合适的半固态重熔参数为:加热温度570～600℃,保温时间小于10min。组织演化机制分析表明,二次加热初期,液相少,晶粒主要通过快速合并长大。随着加热温度的升高和保温时间的延长,液相增加,晶粒主要通过原子扩散缓慢长大并发生球化。     

铝合金半固态坯料感应加热过程的组织演变及控制

研究了非树枝晶A357铝合金坯料经过多工位旋转式电磁感应加热过程的组织演变规律,对试验结果进行了定量金相分析,并借助理论模型探讨了晶粒演变机制.结果表明,电磁感应加热功率在75 kW的条件下,初生α-Al组织演变过程分为 2个阶段,首先在感应加热从0到303 s,共晶组织熔化,晶粒以合并长大方式生长,晶粒平均直径持续增大;随后初生α-Al晶粒的细化和球化基本同步进行,坯料上、中、下3个部位心部组织平均晶粒直径分别为87.8、85.0、84.9 μm;形状系数分别为0.73、0.69和0.71.α-Al晶粒以奥斯特瓦尔德机制生长,通过奥斯特瓦尔德熟化理论计算出长大因子在2.20～2.70之间.根据计算结果,A356经感应加热后的平均晶粒大小为66.3 μm.     

镁合金半固态坯料重熔过程数值模拟

选取了有限元软件ANSYS对镁合金半固态坯料重熔过程进行了数值模拟,并采用电磁感应加热方法。该方法不仅可以提高加热速度,还能使温度均匀化。通过改变电流密度、加热时间、初始温度及频率等参数,找出加热参数与坯料重熔参数之间的关系,以取得通过控制加热工艺参数来获取理想的镁合金半固态坯料组织的理论依据,从而指导生产过程。将所模拟的几组数据比较,选择电流密度为15e6Mm^2,对生产比较有利。考虑到实际的条件。提出了较低电流密度与多极加热结合的想法指导生产。     

过共晶Al-Si合金二次加热稳定性的研究

通过对经磷硫复合变质的过共晶Al-Si合金在不同二次加热条件下的显微组织的研究，探讨了过共晶Al-Si合金实现二次成形的可能性。结果表明，加热温度和加热时间均对过共晶Al-Si合金的显微组织，特别是共晶硅的形态，有明显的影响；选择合适的加热温度和加热时间，可以有效地实现过共晶Al-Si合金的二次成形。     

混合稀土变质原位Mg2Si／Al-Si复合材料及其半固态组织形貌演变

在制备Mg2Si/Al-Si复合材料过程中,加入混合稀土作为变质剂,研究其在不同温度下的半同态的等温热处理组织演变.结果表明:加入质量分数为1.0%混合稀土能有效变质初晶硅,其平均尺寸由原来的175μm减小到55μm.等温热处理时,随着温度的升高,初晶硅尺寸先减小后增大;560℃时α相明显球化,形状因子为0.883.     

6061铝合金半固态坯料二次加热工艺及组织演变

针对近液相线半连续铸造技术制备的6061铝合金半固态坯料,在不同加热温度及保温时间下进行二次加热,采用光学显微镜及图像分析仪考察试样的微观形貌及尺寸特征,结合差热分析的方法研究加热过程中的液相形成、组织演变及晶粒长大过程。结果表明,二次加热温度及保温时间共同影响着微观组织演变过程,随着加热温度升高及保温时间延长,晶粒逐渐球化并长大。加热温度越高,组织演变速度越快;保温时间越长,晶粒球化并长大越明显。有效地控制二次加热温度及保温时间,能够获得均匀、圆整且相对细小的半固态组织。     

AZ91D镁合金的半固态加工研究

研究了AZ91D镁合金热挤压坯料在二次加热过程中的组织演化，探讨了AZ91D合金在二次加热过程中液相产生的机理，给出了液相体积分数与再结晶组织的关系。试验证明：提高二次加热的升温速度可以细化再结晶晶粒，增加一定条件下的液相体积分数，从而改善合金坯料的触变性能。采用半固态工艺压铸了汽车空压机连杆，对压铸件进行了质量评价。