半固态等温热处理对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金非枝晶组织的影响

本工作采用半固态等温热处理法研究了保温温度和保温时间对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金半固态非枝晶组织演变的影响。结果表明:半固态等温热处理能将Mg-7Zn-1Cu-0.3V合金的原始树枝晶组织转变为半固态非枝晶组织,最终得到细小、圆整且分布均匀的球状颗粒。延长等温时间或升高保温温度有利于非枝晶组织的分离球化;但当保温温度过高或保温时间过长时,半固态颗粒会出现合并及长大现象,其主要演变符合Ostwald熟化机制。在整个等温热处理过程中,半固态组织演变主要经历了初始粗化、组织分离及球化、颗粒合并及熟化三个阶段。Mg-7Zn-1Cu-0.3V合金的最佳等温热处理工艺为:保温温度580℃,保温时间35 min。在该条件下得到的非枝晶颗粒平均尺寸、固相率及形状因子分别为33.25μm、45%及1.33。     

Mg-7Zn-0.2Ti-xCu镁合金非枝晶组织的演变过程及机理

采用等温热处理法制备了Mg-7Zn-0.2Ti-xCu(x=0、0.5、1.0、1.5,质量分数/%)合金的半固态坯料,探讨了Cu元素及其含量对Mg-7Zn-0.2Ti-xCu合金铸态和半固态组织的影响,同时,研究了等温温度和保温时间对Mg-7Zn-0.2Ti-1Cu合金半固态组织演变的影响并分析了非枝晶组织的形成机理。结果表明：在半固态组织演变过程中,随着等温温度的升高和保温时间的延长,固相颗粒的尺寸和形状因子先减小后增大。铸态组织和溶质原子的扩散行为是影响等温热处理过程中非枝晶组织形貌及其演变的主要因素。当Cu含量为1.0%(质量分数)时,合金铸态组织细小,Cu对非枝晶组织的优化效果最佳。Mg-7Zn-0.2Ti-1Cu合金在600℃下保温30 min时获得的非枝晶组织较为理想,其固相颗粒的平均尺寸、形状因子和固相率分别为43.12μm、1.46和59.77%,满足半固态成形的要求。     

液相线模锻法制备ZK60-RE镁合金半固态组织演变

给出了液相线模锻法制备ZK60-RE镁合金半固态坯料的实验方法和工艺参数,并研究了该方法制备的ZK60-RE镁合金在半固态等温热处理过程中的微观组织演变.结果表明:利用液相线模锻法可以制备半固态ZK60-RE镁合金坯料,半固态ZK60-RE镁合金坯料在保温时间较短的半固态等温热处理过程中能形成晶粒细小、晶粒粗化速度较为缓慢的球晶组织,晶粒在600℃保温15 min、610℃保温3 min和618℃保温0 min时分别达到最小,最小尺寸分别为35、45、30 μm,能够达到半固态加工实际化生产的较高要求.晶粒在不同的温度下随着保温时间的延长,晶粒的圆整度均逐渐变小,球晶化越来越好.     

添加Sm对不同尺寸Mg-6Zn-0.4Zr镁合金坯料非枝晶组织演变的影响

采用半固态等温热处理法对添加0%、2%(质量分数)稀土SmΦ10mm和Φ20mm的Mg-6Zn-0.4Zr合金坯料非枝晶组织演变进行研究。结果表明,未添加Sm的两种尺寸合金坯料的半固态组织都存在明显的尺寸效应。从试样的边缘到芯部,固相颗粒尺寸由小逐渐变大,圆整度趋于恶化,液相逐渐减少;此外,随着坯料尺寸增大,由边缘到芯部的半固态组织的差异也增大。添加Sm的两种合金坯料经等温热处理后,固相颗粒的尺寸效应基本消除。固相颗粒尺寸整体变得均匀且细小,同时颗粒圆整度趋于完美,适宜触变成形要求。此外,添加2%的Sm使合金的非枝晶组织演变进程加快。     

Al-Cu-Mg合金粉末在半固态的组织演变及晶粒粗化机制

将Al-Cu-Mg合金粉末及其粉末烧结体分别加热到833 K、843 K、853 K、863 K、873 K、883 K和893 K,并保温60 min、50 min、40 min、30 min、20 min、10 min和0 min后水冷得到其半固态微观组织。通过计算半固态粉末及其烧结体的晶粒尺寸、形状因子和晶粒粗化速率,分析其组织演变规律,同时对比分析了相同成分下粉末与致密材料在半固态下的晶粒粗化机理。结果表明：随着半固态温度的提高和保温时间的延长,粉末的晶粒尺寸增加;为避免获得粗大晶粒,Al-Cu-Mg合金半固态粉末成形的参考温度应低于883 K,保温时间应在40 min以内;随着温度的提高,粉末的晶粒粗化速率增大,在883 K时达到19μm³/s,但远远小于同成分下致密材料的粗化速率,这是半固态粉末成形技术能够获得细小组织的一个重要原因。     

等温热处理对AZ61稀土镁合金半固态组织的影响

研究了等温热处理对AZ61稀土镁合金半固态组织的影响,结果表明:随着等温热处理温度的升高,铸态合金中的初始枝晶组织演变成了半固态非枝晶组织,经过了粗化、组织分离和球化三个过程。在等温热处理过程中,稀土La的加入阻碍了原子向固相粒子的聚集和固相粒子的合并,抑制了固相粒子的进一步长大,使半固态非枝晶组织更加细小。经过不同保温时间后,不规则的大块状组织开始球化,形成大量的近球形颗粒。但是,随着保温时间的进一步延长,球化的颗粒开始粗化长大且在颗粒内形成了大量的液岛。枝晶组织的球化过程,包括二次枝晶壁消失和Ostwald熟化。     

SIMA法制备半固态材料过程中球状晶粒粗化机制的研究

目的 提高半固态金属坯料的制备效率。方法 针对6061变形铝合金,提出了一种高效率的旋转锻造应变诱发法制备半固态材料的新工艺。通过比较不同半固态等温热处理条件下的微观组织,分析了等温热处理过程中旋转锻造材料微观组织的演变过程和粗化机制,获得了制备半固态6061铝合金材料的合理工艺参数。结果 当旋锻应变量为0.44时,在620~630 ℃保温5 min,晶粒尺寸为48.1~52.8 μm,晶粒形状系数为0.8~0.82;保温温度为620,630,640 ℃下球状晶粒长大速率分别为407.45,841.43,1038.03 μm³/s。结论 球状晶粒的平均晶粒尺寸随着保温时间增加和保温温度的升高而增大,球状晶粒的长大主要受到晶粒的合并长大和Ostwald熟化两种机制的共同作用,并且随着保温时间的增加,Ostwald熟化逐渐起主导作用;并且球状晶粒的粗化速率随着温度的升高而增加。     

连续冷却搅拌A2017半固态合金流变行为研究

采用回转式熔体物性综合测试仪测定了A2017合金半固态浆料在连续冷却搅拌条件下的表观黏度变化,对其组织变化进行分析,研究了连续冷却搅拌条件下A2017合金半固态浆料的流变行为.实验结果表明,连续冷却搅拌条件下,A2017合金半固态浆料的表观黏度随固相率的增大而增大;在固相率一定的情况下,降低冷却速度或增大剪切速率,均导致表观黏度降低.显微组织观察表明,半固态浆料的流变行为与其微观组织结构有很强的关联,降低半固态浆料温度,浆料固相颗粒含量增加,表观黏度增大;降低冷却速度或增大剪切速率有利于半固态浆料固相颗粒形态向非枝晶形态的转变,因而半固态浆料表观黏度降低,流动性好.     

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。     

大塑性变形的AM60镁合金半固态等温处理研究

为了制备晶粒细小且球化程度高的的AM60镁合金半固态坯料,对铸态和等径道角挤压态的AM60镁合金半固态等温处理过程进行了研究.借助金相显微镜对AM60镁合金铸坯和等径道角挤压后的铸坯在半固态等温处理中的微观组织演变进行了观察.研究结果表明:对于AM60镁合金,直接等温处理获得的半固坯晶粒很粗大,其平均晶粒尺寸都在100μm以上,晶粒球化效果不理想,很难获得合格的半固态坯;新SIMA法是一种非常理想制备AM60镁合金半固态坯的方法,利用该方法制备的AM60半固态坯的微观组织晶粒十分细小,平均晶粒尺寸在8～22μm,晶粒球化程度高;随着保温时间的延长,新SIMA法制备的AM60半固态坯的微观组织出现长大现象;随着等温处理温度的升高,固相晶粒的平均尺寸先增加后减小,晶粒球化程度越来越高.     

一种具有球晶组织的半固态Zn-Al合金钎料

通过熔炼、浇注以及等温热处理的方法制备了具有球晶组织的Zn-Al合金,并采用重熔实验、等温压缩实验和振动辅助半固态钎焊实验研究了半固态Zn-Al合金的固相率与温度的关系、压缩变形行为以及作为钎料的可钎焊性。结果表明:半固态Zn-Al合金在压缩变形时,具有较强的抗变形能力;作为钎料,在钎焊过程中其固相率能控制在(64±5)%范围内,所得钎焊接头中仅在钎缝边缘处界面上有少许氧化膜残留,而其他区域界面上的氧化膜都被彻底去除。     

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。     

SiCp/2024 复合材料半固态坯二次加热组织的研究

研究了用于触变成形的SiCp/2024复合材料的二次加热组织及其影响因素。结果表明，对SiCp/2024复合材料的二次加热中最佳工艺参数为：重熔温度在590－600℃之间，保温时间为5－10min.SiCp/2024复合材料在局部重熔过程中具有较高的稳定性，随温度的提高和保温时间的增加，球形固相颗粒尺寸增加很小。5％SiCp/2024复合材料在590℃时的晶粒粗化速率常数为27.45μm^3/s,15%SiCp/2024复合材料和25％SiCp/2024复合材料在590℃时的晶粒粗化速率常数分别为12.54μm^3/s和6.89μm^3/s，均小于基体合金的晶粒粗化速率常数59.56μm^3/s。     

双级时效对Al-7.02Zn-2.6Mg-0.35Mn合金组织及性能的影响

以真空熔炼制备的Al-7.02Zn-2.6Mg-0.35Mn合金为研究对象,进行均匀化、固溶处理和双级时效处理.测试合金硬度,观察合金组织,研究合金腐蚀性能.结果表明,在终时效160℃×8 h下,Al-7.02Zn-2.6Mg-0.35Mn合金时效硬化曲线呈现出两个硬度峰值,在预时效4 h观察到第一个硬度峰值(峰值Ⅰ)...     

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。     

Al-Si合金在凝固过程中颗粒和枝晶组织的演变

通过改变和控制浇注温度、冷却速度和半固态保温时间，研究了亚共晶Al-Si合金在不同凝固条件下初生相形貌的演变。结果表明．浇注温度对初生相形貌的影响最大。当浇注温度在液相线附近，冷却速度为0．3℃／s，并在半固态状态下保温1～5min的条件下，初生相为理想的颗粒状组织。随着浇注温度和冷却速度的提高，初生相由颗粒状向枝晶组织演变。此外，添加晶粒细化剂有利于颗粒组织的形成。在试验的基础上，采用改进的Cellular Automaton(MCA)模型进行计算机数值模拟，研究了Al-Si合金在凝固过程中初生相的演变机制。     

MB15在半固态等温处理中的组织和成分演变

为考查等温处理技术制备半固态成形用MB15镁合金非枝晶锭料的可能性,借助于液淬技术、光学和电子显微分析,研究了MB15镁合金的微观组织和成分演变.结果表明:MB15镁合金在半固态等温热处理过程中能形成晶粒细小、晶粒粗化速度缓慢的球状组织,但其圆整程度低于AZ91D合金.随着温度的升高和保温时间的延长,Zn向晶界扩散速度加快,晶界处的Zn含量逐渐增加,晶内Zr偏析逐渐扩散.冷却时,α-Mg与Zr在晶内富Zn处发生包晶反应,晶界处发生共晶反应和共析反应.     

等温热处理过程中半固态AZ91D镁合金的组织演变

研究等温热处理对半固态AZ91D镁合金组织的影响。结果表明,随着保温温度的提高和保温时间的延长初生α-Mg相的圆整度提高。在等温热处理过程中,半固态组织经历了组织分离、球化和粗化长大三个过程。半固态组织中的液相由液池、小液池和液相薄膜3部分组成,固相由初生α-Mg相和二次凝固时形成的α-Mg相2部分组成。     

喷射成形7075+TiC铝合金的半固态组织研究

制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射成形7075铝合金，在610℃和620℃二次加热并保温30min，淬火固定其半固态组织后采用扫描电镜进行观察，利用平均截线法统计其平均晶粒尺寸，分析不同颗粒含量对喷射成形7075铝合金半固态组织的影响规律。结果表明，当原位TiC颗粒含量达到2．91％(体积分数，下同)时已经产生良好的钉扎效果，使得合金基本保持喷射成形组织特征，能够满足后续的半固态成形工艺要求，与7075铝合金相比，抗拉强度提高4．2％，TiC颗粒的含量减少至1．73％和1．15％时，局部区域发生晶粒的异常长大现象，使合金组织的均匀化程度下降。     

半固态7075 +1.7TiC铝合金二次加热工艺的研究

在不同的二次加热温度和保温时间条件下,对喷射沉积7075+1.7%(体积分数)TiC铝合金的二次加热工艺进行研究.采用扫描电镜观察合金的二次加热组织,利用平均截线法统计晶粒尺寸.结果表明,在580℃进行二次加热时其晶粒长大非常缓慢,温度提高到600℃后,晶粒长大速度有所提高.在580℃和600℃分别保温60min后,合金对应的平均晶粒尺寸为14μm 和20μm.二次加热温度超过610℃后晶粒长大速度显著提高,并出现明显的局部重熔现象.对应620℃保温30min的平均晶粒尺寸53μm.说明在上述条件下得到的半固态坯料仍保持细小等轴晶组织的特征,能够满足后续的触变成形工艺对合金组织的要求.