利用几何优化的搅拌设备改善半固态搅拌法制备的B4Cp/A356复合材料的颗粒分布均匀性

本工作旨在验证几何优化的搅拌设备对半固态搅拌法制备的B_4C_p/A356复合材料颗粒分布均匀性的改善效果。通过建立几何参数优化后的搅拌设备模型,用FLUENT软件模拟和分析了半固态搅拌法(SSSM)制备的B_4C_p/A356的流场,并分别用普通搅拌设备和优化的搅拌设备制备出B_4C_p/A356铝锭,然后从宏观与微观的角度分析了B_4C颗粒的分散效果。模拟与分析结果表明:优化后的搅拌设备在半固态铝液(SSAL)中搅拌时,能够产生促进B_4C颗粒分散的三层非等速交汇涡流;桨叶倾斜角为60°的二层对推正交式搅拌桨增大了桨叶与半固态铝液的接触面积,且使下层铝液中的B_4C颗粒分布更为均匀。     

电磁搅拌频率对半固态A356初生α相的影响

利用低过热度浇注和电磁搅拌技术制备半固态A356铝合金浆料。采用变频技术控制电磁搅拌装置,探讨了电磁搅拌频率对半固态初生α相形貌的影响;通过数值模拟获得了磁感应强度较强的电磁搅拌频率。研究结果表明,在半固态A356合金浆料的制备过程中,电磁搅拌频率对半固态初生相的形貌影响很大,通过实验研究获得了制备半固态A356铝合金浆料的合适工艺参数,即在浇注温度620℃、保温温度590℃、保温时间10min、搅拌时间15s的条件下,搅拌频率为30Hz的晶粒细化效果最佳,其平均形状因子为0.80,平均等级圆直径为76.1μm。     

半固态ZCuSn10铜合金二次加热组织的演化

采用热轧与重熔的SIMA法制备了ZCu Sn10铜合金半固态坯料。先通过多向热轧对ZCu Sn10铜合金坯料进行预变形,然后对其进行半固态温度区间保温不同时间的二次加热处理。使用光学显微镜、扫描电镜、能谱及图像分析软件等手段研究了坯料二次加热过程中微观组织的演化,并分析了α(Cu)球化组织的形成机制。结果表明:在热轧变形量为16%、加热温度为930℃时,随着保温时间的延长半固态ZCu Sn10铜合金坯料初生α(Cu)逐渐发生球化,平均晶粒直径先减小后增大,由二次加热保温8 min的68.24μm先减小至10 min的62.31μm然后增大至25 min的71.09μm;保温10 min时平均晶粒直径最小,液相率由保温8 min时的18.14%逐渐增加到保温25 min时的25.32%;形状因子随着保温时间的延长先减小后增加,由保温8 min时的2.91先减小至15 min时的1.67,然后增大到保温25 min时的2.43。保温15 min时的半固态组织最优,其平均晶粒直径为65.64μm、液相率为23.66%、形状因子为1.67。在半固态铜合金二次加热过程中,组织演变的主要机制是加热前期的晶粒合并长大和液相增加后的原子扩散导致的晶粒长大并球化。     

浇注温度和ECAP对铝合金坯料组织的影响

采用近液相线法结合新SIMA法复合工艺制备半固态A356铝合金坯料,研究了浇注温度、等径角挤压(ECAP)和半固态处理温度、时间对坯料组织的影响.结果表明,适当的工艺参数可以制备出球状初生α-Al相晶粒的半固态A356铝合金坯料,其中较合理的工艺参数为:近液相线浇注温度为610℃,半固态保温温度为580℃,半固态保温时...     

用行波电磁搅拌制备半固态AlSi7Mg合金浆料

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料,研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响.结果表明,用该工艺可制备初生α-Al形貌呈小而圆整的球状晶粒,组织分布均匀,较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料.浇注温度合适,短时间弱电磁搅拌(8 S左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状,组织分布比较均匀的浆料组织.浇注温度一定,适当提高搅拌功率可明显改善初生α-Al的形貌,但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善.用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料,从其边部到心部的径向组织初生α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.     

超声波搅拌及等温热处理对ZL101合金半固态组织的影响

采用超声波搅拌和等温热处理制备ZL101合金半固态坯料,研究了超声波搅拌处理和等温热处理中等温温度、等温时间等工艺参数对ZL101半固态组织形貌的影响。研究结果表明:超声波搅拌可有效细化和球化组织,消除组织缺陷;适当的等温处理可以明显改善半固态ZL101的凝固组织;当等温温度为590℃、等温时间为30min时,半固态ZL101合金中初生α-Al相细化和球化效果最明显;初生α-Al相的平均等积圆尺寸达到157μm,形状因子达到0.87。     

用新工艺制备半固态铝合金浆料

用低过热度浇注和弱电磁搅拌工艺制备A356铝合金半固态浆料，研究了浇注温度、搅拌功率和搅拌时间对A356铝合金的半固态浆料的影响．结果表明，用该工艺可以制备出球状初生α—Al晶粒的半固态A356合金浆料．与单纯低过热度浇注的试样相比较，在弱电磁搅拌条件下，适当提高浇注温度亦可获得理想的球状A356合金浆料，也简化了实际浇注工艺的操作．低过热度浇注和弱电磁搅拌，加速了合金液向外传热和减小了其温度梯度，扩大了同时凝固的区域，细化了初生α—Al晶粒，造成的强迫流动，扩大了合金熔体的温度扰动和局部温度起伏，促使初生α—Al二次臂的熔断和球状初生α—Al晶粒的形成．     

Preparation of semi-solid AlSi7Mg alloy slurry through traveling electromagnetic stirring

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料, 研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响. 结果表明, 用该工艺可制备初生$\alpha$--Al形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、 较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料. 浇注温度合适, 短时间弱电磁搅拌(8 s左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状, 组织分布比较均匀的浆料组织. 浇注温度一定, 适当提高搅拌功率可明显改善初生 α-Al的形貌, 但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善. 用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料, 从其边部到心部的径向组织初生 α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.     

ZL201合金液相线铸造组织与成形性能

研究了近液相线半连续铸造ZL201合金的微观组织及其在二次加热过程中的变化.在液相线温度下半连续铸造的ZL201合金组织为均匀、细小的蔷薇状组织,晶粒的平均等积圆直径为43.6μm,晶粒平均圆度为1.88.经二次加热后,铸造组织逐渐转变为等轴晶.在620℃下加热20min后,晶粒平均等积圆直径为111μm,晶粒平均圆度1.42.在640℃下加热20min后,晶粒平均等积圆直径为108μm,晶粒平均圆度1.58,半固态压铸件硬度可达到116.6HV.结果表明,液相线半连续铸造可以获得理想的半固态坯料.     

ZL201合金液相线铸造与二次加热的合金组织

为了研究半固态金属的成型规律,采用电子显微镜及图像分析仪,研究了近液相线半连续铸造ZL201合金的微观组织及其在二次加热过程中的变化.研究表明,在液相线温度下半连续铸造的ZL201合金组织为均匀、细小的蔷薇状组织,晶粒的平均等积圆直径为43.6μm,晶粒平均圆度为1.88.经二次加热后,铸造组织逐渐转变为等轴晶.在620℃下加热20min后,晶粒平均等积圆直径为111μm,晶粒平均圆度1.42.在640℃下加热20min后,晶粒平均等积圆直径为108μm,晶粒平均圆度1.58.研究表明,近液相线半连续铸造可以获得理想的ZL201合金半固态坯料.     

电磁搅拌制备ZL102半固态浆料的研究

通过观察、对比金相组织得出电磁搅拌制备ZLl02半固态浆料的最佳工艺。实验过程中选取3组实验温度;在各种温度条件下分别选取4组不同搅拌时间制备试样。通过观察金相组织,对比不同实验条件下α—Al晶粒的尺寸、形态、分布均匀程度得到最佳制备工艺：在590℃,电磁搅拌30min;树枝状α-Al全部打碎,形成蔷薇状晶粒,蔷薇状α-Al均匀比较分布。     

3A21铝合金半固态坯料制备工艺研究

以3A21铝合金为研究对象,将等径角挤压工艺与等温处理工艺相结合,从实验角度研究其中的工艺参数对半固态组织尺寸形貌的影响。采用Bc路径进行ECAP3道次处理,然后在660℃下保温20,25,30min,得到27个试样的半固态组织。结果表明,随着挤压道次的增加,晶粒尺寸减小,变形更加均匀,并且累积变形能的增多,也为后续半固态等温处理提供了更好的应变诱导条件;保温时间越长,半固态组织演化越完全,晶粒球化越完整,但晶粒尺寸会随着保温时间的延长而长大。最后得出最佳工艺参数匹配:室温下沿Bc路径等径角挤压3道次,660℃下保温25min;最终半固态坯料显微组织的平均等积圆直径d=83.7μm,平均形状系数Fc=0.84。     

高能球磨工艺对B4C/Al复合粉体结构演变及分布均匀性的影响

制备B4C增强Al基复合材料存在的难点主要是B4C颗粒在Al基体中的均匀分布及界面结合。本研究采用卧式搅拌高能球磨法制备了B4C/Al复合粉体,研究了搅拌轴转速和球磨时间对B4C/Al复合粉体结构演变及分布均匀性的影响。结果表明,随搅拌轴转速的提高,复合粉体受磨球碰撞时所获能量增大,增强体颗粒瞬间被破碎同时使Al粉发生较大的塑性变形,随球磨时间的延长,破碎的B4C颗粒逐渐在Al基体中分散均匀并与基体焊合,利于粉体实现均匀分布和良好的界面结合。球磨过程中B4C沿颗粒棱边脆性断裂,在Al粉的冷焊变形过程中被嵌入,形成一种片状化的Al粉基体包裹B4C增强相的复合粉体。在搅拌轴转速为600/800r/min(交变转速,交变频率为1min),球磨时间为2h时,B4C/Al复合粉体的粒度得到细化,B4C颗粒在Al基体中分布均匀、界面结合紧密。     

转速对6061铝合金搅拌摩擦搭接焊接头组织和力学性能的影响

目的 研究不同转速条件下6061铝合金搅拌摩擦搭接焊接头组织和力学性能的变化规律,为工程实践应用提供参考。方法 在不同旋转速度（800、1 200、1 500 r/min）下对4 mm厚的6061铝合金进行搅拌摩擦搭接焊实验,固定进给速度和轴肩下压量,研究搅拌头转速对接头宏观组织、微观组织和力学性能的影响。结果 所有接头均没有出现明显缺陷,当转速为1 500 r/min时,搅拌区晶粒尺寸细化明显,最大失效载荷达到母材的75%,上板和下板的硬度曲线都呈“W”形;当转速为800 r/min和1 200 r/min时,下板硬度曲线呈“V”形。随着转速的增大,有效搭接宽度逐渐增大,接头的平均拉剪强度也在增大,所有接头都在前进侧断裂,断裂形式均为拉伸断裂。结论 转速的提升增加了焊接热输入量和机械搅拌作用,促进了有效搭接宽度的增大和晶粒尺寸的细化,但未能改变钩状缺陷的形成及延伸方向。当转速为1500r/min时,热输入量较大,搅拌区范围相对较大,下板存在更大面积的搅拌区,其硬度规律与上板的相似。所有接头均为拉伸断裂,断裂位置在热影响区附近,说明搭接接头连接良好。     

液相线半连续铸造A356铝合金二次加热合金组织与工艺

采用电子显微镜及图像分析仪，研究了液相线铸造A356铝合金在二次加热过程中的组织变化。结果表明，在固液两相区内，随着加热温度的升高，α相的生长和球化的速度变快。二次加热最佳工艺制度的590℃下保温10min，此时，晶粒平均等级圆直径为38．5μm，晶粒平均圆度为1．92。     

双螺杆粉体混合机混合均匀性的三维模拟与评价

建立一种连续化啮合反向旋转双螺杆物料混合机三维模拟模型,利用混合机出口处颗粒体积分数的相对标准偏差作为混合均匀性评价指标,建立螺杆转速与相对标准偏差的关系式,并阐述颗粒混合过程机理,为实现粉体混合均匀性的实时检测、评价与控制提供了理论基础。结果表明:在不同转速条件下,在混合工作区混合粉体均匀性沿螺杆轴向离进口距离增大而增大;随着螺杆转速增加,粉体出口处的相对标准偏差减小,混合粉体停留时间方差δ~2减小;混合粉体在矩形出口的均匀性随螺杆转速增大而增强;当螺杆转速由400 r/min增至800 r/min,出口处的相对标准偏差由48.08%减少至5.34%,相对标准偏差减幅高达89%,粉体混合均匀性大幅提高;粉体出口处相对标准偏差随混合时间增加而趋于减小,增加混合时间有利于提高粉体混合的均匀性。     

旋转直管浇注法制备A356铝合金半固态浆料

采用旋转直管浇注法制备A356铝合金半固态浆料,在不同浇注温度和转速下进行了系列试验,并与直管法进行了对比分析。结果表明,在不同转速条件下,浇注温度越低,得到的浆料凝固组织晶粒尺寸就越小,颗粒球化程度越高。与直管法相比,同一工艺参数下,旋转直管法制备的坯料的晶粒更为细小和圆整,并且随着旋转速度的增加,可得到理想浆料组织的浇铸温度区间也随之增大。本实验条件下,当转速为300r/mim时,浇注温度为670℃也能得到较理想的半固态凝固组织。     

半固态组织对Sn-52Bi合金塑性与熔化潜热的影响

在150℃下对半固态亚共晶Sn-52Bi浆料分别进行5,10和15 min的机械搅拌,采用真空吸铸水冷制备出半固态Sn-Bi合金,测试了半固态Sn-Bi合金的组织、力学与热性能,研究剪切力对半固态浆料组织演变的影响,探索半固态合金延伸率与熔化潜热的关系。结果表明:对Sn-52Bi半固态浆料进行机械搅拌,剪切力可抑制树枝状初生Sn相的形成,真空吸铸水冷得到的合金组织由非树枝状的初生Sn相和共晶体构成;随着搅拌时间的延长,短锤状初生Sn相转变为直径约20μm的近球状,搅拌时间延长至15 min时球状初生Sn相直径变小但出现团聚。当搅拌速度为320 r/min,机械搅拌时间为10 min工艺得到半固态Sn-Bi合金延伸率为46.75%,与180℃下的合金熔液直接水冷凝固相比提高了160%;差式扫描量热分析(DSC)得出:不同机械搅拌时间半固态Sn-52Bi合金的峰值温度为140℃,随着合金延伸率升高,合金的熔化潜热减小。     

半固态A356铝合金浆料的充填行为及组织分布

采用流变压铸方法研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356铝合金浆料的充填行为和组织分布,结果表明：采用该技术制备的半固态A356铝合金浆料,其组织形态优良,经过感应均热后,浆料内部的温度场分布均匀,初生α—Al晶粒更圆整．半固态A356铝合金的浆料温度、压射比压和冲头速度对浆料的充填行为有较大的影响．较高的浆料温度、压射比压和冲头速度都有利于半固态铝合金浆料的充填．在本文的实验条件下,合适的浆料温度为585-595℃,压射比压为15-25MPa,冲头速度为0．072-0．12m／s．得到的流变压铸件的组织分布均匀,无明显的固液相偏析．     

搅拌摩擦加工对过共晶Al-Si-Fe合金组织及性能的影响

对过共晶Al-Si-Fe合金进行了搅拌摩擦加工(FSP),研究了不同FSP转速和道次对过共晶铝硅合金强度和组织的影响。其中,选择搅拌转速分别为750r/min、1050r/min和1500r/min,搅拌道次分别为1道、2道、3道。结果表明,合金经过FSP加工后,硅、含铁相等硬质第二相颗粒强烈细化,但随着搅拌转速的提高,硬质相颗粒细化效果变差,第二相颗粒平均粒径由11.7μm变为15.5μm。随着搅拌道次的增加,细化效果越发显著,第二相颗粒的平均粒径由11.7μm变为8.9μm。FSP加工后材料抗拉强度和延伸率较铸态大幅度提高。当搅拌转速为750r/min、道次为3时,材料的拉伸强度和延伸率分别由铸态的48MPa、0.43%提高到150MPa、2.97%。因此,经FSP后过共晶铝硅合金组织和力学性能得到极大改善。