双层复合管用Al/Mg合金半固态坯料制备及加热研究

金属半固态成形技术因具有许多突出优势而被广泛研究.作为金属半固态成形技术的延伸和发展,触变挤压成形双层复合管具有重要的价值和意义.其中环状和棒状坯料制备和二次加热是触变挤压成形双层复合管的关键技术.因A356铝合金和AZ91镁合金的半固态成形技术研究相对比较成熟,所以选用这两种材料作为双层管的外层和内层材料.本研究首先利用专门设计制造的制坯模制备了一系列不同尺寸的半固态棒状坯料和环状坯料,然后利用电阻炉对制备的棒状坯料和环状坯料进行二次加热,探讨半固态棒状坯料和环状坯料的加热规律.     

等径道角挤压AZ91D镁合金的半固态组织演变

通过半固态重熔实验,并利用金相显微镜,对等径道角挤压AZ91D镁合金的半固态组织演变进行了研究.结果表明:等径道角挤压后二次加热等温处理是一种适于AZ91D镁合金的制坯方法,加热温度对坯料的组织有很大影响.当保温时间一定时,随着加热温度的升高,先是球化效果越来越好,后来发生晶粒合并长大现象,晶粒尺寸也会逐渐长大,当保温时间为15 min,加热温度为560℃时,二次加热组织最好;当加热温度一定时,随着保温时间的延长,晶粒尺寸有长大的趋势,当加热温度为560℃,保温时间为15 min时组织球化效果最好,晶粒最细小;当加热温度和保温时间一定时,随着挤压次数的增加,二次加热组织的晶粒尺寸减小.     

等温热处理对AZ91D半固态挤压铸造成形的影响

研究了等温热处理温度和保温时间等工艺对AZ91D镁合金半固态挤压成形的影响.结果表明半固态等温热处理可以将普通金属型铸造的AZ91D镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织,并能进行半固态挤压成形.AZ91D镁合金半固态挤压成形所需的最佳工艺条件是加热温度570 ℃左右,保温时间25～35 min,或加热温度580 ℃左右,保温时间10～20 min.     

二次加热过程中半固态AZ31镁合金的显微组织演变

利用波浪形倾斜板振动技术制备AZ31镁合金半固态坯料,获得较为理想的球形或近球形晶粒组织。结果表明:随二次加热温度的升高和保温时间的延长,半固态组织中的液相体积分数增大,固相逐渐长大并球化;AZ31镁合金580℃和610℃时二次加热组织均不适合半固态触变成形;适合触变成形的二次加热最优工艺为590℃保温40～60 min、或者600℃保温30 min;此条件下获得的平均晶粒直径为58～61μm,固相率为87%(体积分数)左右。晶格扩散机制对二次加热原子扩散起主导作用,是造成合金固相颗粒尺寸变化的根本原因;固液界面张力是造成颗粒形状球形或近球形变化的重要原因。     

AZ91D镁合金半固态挤压铸造的研究

研究了AZ91D镁合金在不同半固态温度下的挤压铸造。结果表明：半固态等温热处理可以将金属型铸造的AZ91D镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织,并能进行半固态挤压成形。AZ91D镁合金半固态挤压成形所需的最佳工艺条件是加热温度570℃左右,保温时问25～35min,或加热温度580℃左右,保温时问10～20min。     

等温处理对挤压态AZ80A镁合金半固态组织的影响

采用应变诱发熔化激活法(SIMA)工艺制备了AZ80A镁合金半固态坯料,研究了保温温度和保温时间对半固态组织的影响。结果表明:随着保温温度的升高和保温时间的增加,AZ80A镁合金的平均晶粒尺寸与液相率都呈上升趋势,形状因子呈先增大后减小的趋势。半固态组织由α-Mg晶粒、Al、Zn元素富集形成的晶界处液相和晶内“小液池”组成,其组织演变分为初始晶粒合并长大,晶粒球化、彼此分离,最终合并粗化3个阶段。采用该种方法制备AZ80A镁合金半固态坯料时合适的保温温度为550 ℃、保温时间为45 min,此时半固态组织的平均晶粒尺寸、形状因子和液相率分别为89 μm、0.795和26.7%。     

AZ91D镁合金波浪型倾斜板振动技术触变成形

采用自制的波浪型倾斜板振动装置对AZ91D镁合金半固态坯料的制备及触变成形进行研究。结果表明,在倾角为45？,振幅1.45 mm,浇注温度630-650℃的条件下,采用波浪型倾斜板振动技术可以制备出组织优良的半固态AZ91D镁合金坯料,坯料由细小的等轴晶组成,并在二次加热温度为575℃、保温时间30-60 min的条件下球化理想。通过触变锻压,在模具的预热温度为400-450℃时,制备出表面光洁、组织优良的成品制件。触变锻压时,液相流动是主要的变形方式。制品上部由于液相偏聚,硬度较低;下部由于固相的微塑性变形,硬度较高。     

脉冲电场下制备AZ91D镁合金部分重熔过程的组织演变

研究利用低压脉冲电场技术制备的AZ91D镁合金在部分重熔过程中的组织演变,考察加热温度和保温时间对不同脉冲电压制备的AZ91D合金初生相形态和尺寸的影响。结果表明:经低压脉冲电场处理后,将AZ91D镁合金进行部分重熔可得到非枝晶的半固态合金,随坯料制备的脉冲电压增加,重熔时初生相变得圆整且尺寸减小,但制备坯料的脉冲电压过高,重熔时初生相尺寸有所增加;脉冲电场处理后的AZ91D镁合金坯料经适当的部分重熔处理可获得具备触变过程所需要的组织状态。     

等温热处理工艺对AZ91D镁合金半固态组织演变和成形性的影响

研究了等温热处理温度和保温时间等工艺参数对AZ91D镁合金半固态组织演变和成形性的影响。结果表明 ,半固态等温热处理可以将普通金属型铸造的AZ91D镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织 ,其演变过程为 :在升温过程中晶界处部分γ相先发生溶解 ,随着温度的升高 ,剩余的γ相开始熔化 ,继而δ相也发生熔化 ,并在等温处理中逐渐演变为球状 ;保温温度越高 ,半固态重熔和δ相演变过程越快 ,保温温度过高或保温时间过长 ,试样易发生变形 ,同时 ,球状晶粒也容易趋于长大。AZ91D镁合金半固态成形所需的最佳工艺条件为加热温度 5 70℃左右 ,保温时间 2 5～ 35min ;或加热温度 5 80℃左右 ,保温时间 15～ 2 0min。     

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℃,半固态保温时间为20min。