等轴组织铝合金触变成形工艺的研究

与树枝晶显微组织合金相比，等轴组织的合金在半固态下表现出更低的流动阻力，这种触变行为(即在无外力作用下表现为类固体特征，而在剪切条件下列表现为类液体特征)是触变工艺的基础。今日人们普遍认为半固态的触变成形是一种新的最终成形加工工艺。对于工业生产，触变成形工艺有许多优点，诸如，可成功地生产内部缺陷较少的高质量零件；适合于少切副加工；具有可与高压模铸相比拟的高生产率；并且由于省去了传统的加热溶化工序而节能。触变成形工艺包括感应线圈设计、坯料再次加热过程，坯料处理、坯料充入模具型腔和成形件凝固等步骤。本文给出了生产具有良好机械性能之最终成形产品的触变成形过程各阶段的综述，并且应用触变成形工艺生产出高强度空气压缩机零件。     

新型半固态用铝合金的触变成形研究

研究了Al-6Si-2Mg半固态成形中,电磁搅拌连铸、二次加热和压铸的工艺以及各工序得到的微观组织和力学性能.由于该合金是针对半固态触变成形专门设计,所以该合金在各工序中都表现出良好的工艺性能.通过优化工艺,试验最终得到了外观完整,性能优良的压铸件,为半固态触变成形的工业应用打下了基础.     

新型半固态加工专用铝合金的成分设计与试验验证

基于半固态金属加工原理采用合金热力学计算方法对Al-Si-Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计,并在此基础上开展了试验验证研究.研究表明采用国际通用的Thermo2Calc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计,并且计算结果与试验结果具有较好地一致性;优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能,连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高,坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化;通过优化工艺,最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的工艺参数和外观完整、性能优良的半固态压铸件,为半固态触变成形的工业应用打下了基础.     

汽车发动机用铝硅合金的半固态成形工艺

采用斜坡法制备了Al-20Si-3Fe合金坯料,并对合金坯料进行二次加热、触变成形和固溶时效处理,研究了二次加热温度和保温时间对半固态合金坯料组织的影响,并对比分析了触变成形和固溶时效处理对合金组织与性能的影响。研究结果表明, Al-20Si-3Fe合金适宜的二次加热工艺为：加热温度580℃,保温30 min;3种状态下合金的强度和硬度顺序从高到低依次为：热处理态>触变成形>铸态,其中,热处理态和触变成形态合金的塑性相当,且都高于铸态合金。     

高硅铝合金汽车活塞半固态触变成形的试验研究

对采用喷射沉积获得的高硅铝合金半固态坯料进行了汽车活塞触变成形工艺的试验研究,获得了该合金触变成形的工艺参数,其中坯料的触变性、模具的设计结构、二次加热温度,压力控制是触变成形工艺的关键.并对触变成形后的材料进行了热处理优化试验和成形前后材料的微观组织进行了观察以及密度测定.     

支架零件半固态触变压铸成形工艺研究

研究了支架零件半固态触变压铸成形工艺,包括半固态坯料的制备、二次加热和压铸成形等.结果表明:采用低频电磁搅拌半连续铸造工艺制备半固态坯料,当电磁场频率为30 Hz时,能够获得均匀、细小的非枝晶组织;采用高温二次加热工艺,当坯料温度为640℃时,可获得适合半固态触变成形的均匀、近球形组织;半固态浆料以0.1 m/s低速通过内浇口,在充型20％进行1m/s高速切换后,能够获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态压铸成形件.     

Al-Mg-Si合金半固态触变成形研究

以水泵盖为目标零件,在自行建立的半固态触变成形试验线上使用A357合金和新开发的半固态专用铝合金Al-6Si-2Mg进行了半固态触变压铸试验研究.对这两种合金在半固态坯料制备、二次加热及半固态压铸中的显微组织及工艺性进行了比较.结果表明,Al-6Si-2Mg合金在触变成形过程中均表现出更好的工艺可控性,其半固态压铸件热处理后的性能为σb=335MPa,σs=305MPa,δ5=3%,强度高于A357,伸长率与铸态A357合金相当.试验最终获得了充型完好、性能优异、组织均匀的半固态压铸件.     

7 A04合金半固态触变模锻的组织演化

研究了SIMA法制备的7A04合金在半固态触变模锻工艺中的组织演化规律.结果表明:在半固态重熔加热过程中,随着加热温度的升高和保温时间的延长,晶粒逐渐球化和长大,且加热温度对重熔加热组织的影响比保温时间大;当将具有此特征的坯料进行半固态触变模锻后,其获得的触变模锻件的显微组织与半固态重熔组织密切相关.当模锻温度达到600℃以上时,模锻件的显微组织变化不大,仍是均匀的近球形的显微组织,而且模锻件各区域的合金成分基本一致.揭示了采用半固态触变模锻工艺可获得形状复杂的高质量制件.     

新型半固态加工专用铝合金的成分设计

采用合金热力学计算方法对Al-Si—Mg系适合半固态加工的合金成分进行了优化设计，并进行了实验验证研究。结果表明：采用国际通用的ThermoCalc软件能够成功地对Al-Si-Mg系合金成分进行优化设计，计算结果与实验结果具有较好地一致性；优化后的Al-6Si-2Mg合金在各工序中都表现出良好的半固态加工性能，连铸和二次加工过程的稳定性和可控性大大提高，坯料的凝固组织更加细化、球化和均质化；通过优化工艺，最终获得了Al-6Si-2Mg合金半固态触变成形的最佳工艺参数和外观完粘、性能优良的半同态压铸件．为半固态触变成形的工业应用打好了基础。     

镁合金半固态压铸触变成形技术的研究与进展

介绍了镁合金半固态触变成形技术中的三个关键技术：非枝晶组织半固态浆料的制备、坯料的二次加热、半固态触变压铸成形.并综述了镁合金半固态压铸触变成形技术的研究现状和发展前景.     

A356铝合金半固态成形前后组织和性能的实验分析

半固态触变成形过程对保证成形后零件良好的组织和性能起着至关重要的作用,通过观测半固态成形前后组织之间的联系可知,压铸过程中的成形状况和压铸前的组织特征均影响压铸后零件的组织和性能,半固态加热和压铸成形这2个阶段存在一定的联系。这些对于半固态成形的质量控制具有一定的指导意义。     

铝合金半固态加工技术的应用研究

重点介绍了近年来在铝合金半固态坯料制备方面的研究进展以及在半固态触变成形技术工业应用方面的研究开发工作,如复合电磁搅拌制备半固态浆料、多流电磁搅拌半固态连铸技术、铝合金半固态触变压铸成形、铝合金半固态触变模锻成形等,并就其可能的应用领域及发展状况如难铸造合金的铸造成形、变形合金的直接铸造成形、活塞合金的加工成形、变形铝合金的塑性加工进行了讨论。     

铝合金汽车中间轴螺塞半固态触变模锻研究

对Y112铝合金进行半固态触变模锻实验，确定了该试验最优的半固态二次加热工艺参数。研究表明，模锻后零件中的晶粒基本保持了半固态成形前坯料的颗粒状，说明在触变成形过程中坯料的流动方式是以液相包裹着同相颗粒的方式进行的。并将数值模拟数据与实验成形力曲线比较，结果二者数值和变化趋势基本吻合，说明数值模拟能够为分析整个锻造过程提供有效的依据，能够从结果中获得较为符合实际的材料流动规律和塑性行为。     

6061合金半固态电磁半连续铸造与模锻成型组织及性能研究

采用金相显微镜和电子拉伸机,研究了6061合金半固态坯料的电磁半连续铸造、二次加热、触变模锻成形以及成形件热处理。结果表明:采用近液相线电磁半连续铸造技术制备的6061合金半固态坯料微观组织为均匀、细小非枝晶组织;低过热度浇铸时,临界晶核半径减小,此时在电磁场作用下,降低了熔体的温度梯度,促进了准固相原子团簇在熔体中形成,形核率增大;二次加热时,初生α-Al不断球化,淬火组织也呈圆整状,620±5℃、保温15 min,模具温度250~300℃,留模时间10~15 s,触变成形出表面光洁的成形件;经T5处理后,抗拉强度达到328 MPa,延伸率达到8%,大大高于压铸成形件的性能。半固态压铸成形由于成形速度高,溶体高速充型,造成成形件气孔率高,使成形件组织致密度不如半固态模锻成形件,这是半固态压铸件强度低、模锻件强度高的主要原因。     

半固态AlSi7Mg合金坯料连续制备和触变成形研究

系统研究了半固态AlSi7Mg合金连铸坯料的制备和触变成形。研究表明:在电磁搅拌下,制备出半固态AlSi7Mg合金连铸坯料,合适的连铸速度为1.5～3 mm/s;半固态AlSi7Mg合金坯料的合适加热温度为580～590℃;在模具温度100～300℃和比压15～25 MPa条件下,触变锻造出汽车制动总泵体和比例阀毛坯。     

半固态A356合金的瞬态流变行为及半固态压铸研究

采用自行研制的流变装置研究了不同初生相形态半固态A356合金的瞬态流变行为,建立了瞬态流变本构模型;通过设计制造的坯料感应加热系统研究了加热过程中半固态合金的组织演化规律;借助模拟仿真技术确定模具浇注系统和合适的压射条件;对传统压铸机进行改造,生产出高质量的半固态触变成形样件.结果表明,初生相形态和切变机制对半固态合金的瞬态流变行为有显著影响;随合金坯料在液固温区停留时间增加,合金坯料产生组织变化和蠕变,将对后续的成形过程造成影响.     

ZL116合金的半固态触变成形

采用ZL116合金进行了半固态触变成形试验,结果表明,应用半固态触变成形工艺可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;成形件的微观组织主要为细小、分布均匀的近球状和蔷薇状非枝晶组织;成形静压力作用所引起的局部组织塑性变形,使成形件的组织与性能得到改善,与液态触变工艺相比,硬度提高20％。     

Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形研究

通过新SIMA法制备Mg-Al-Zn合金半固态坯的触变挤压和触变模锻试验以及借助金相显微镜、拉伸试验机等分析手段对Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形进行了研究.研究结果表明,新SIMA法中的等径道角挤压能使Mg-Al-Zn合金获得良好的应变诱导效果,即铸坯微观组织被大大细化,平均晶粒尺寸达到20μm,材料力学性能大幅度提高;该坯料在560℃保温20min制备的半固态坯料的固相晶粒细小,球化程度高,组织均匀,平均晶粒尺寸为25μm.通过触变挤压和触变模锻试验证明,新SIMA法制备的Mg-Al-Zn合金半固态坯料所触变成形的零件的力学性能很高.其中触变挤压的卫星角框零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为213.1MPa、312.6MPa和15.2%.触变模锻的托弹板零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为218.6MPa、320.9MPa和14.8%.     

ZL112Y压铸铝合金摩托车零件的半固态高压铸造成形

采用高频感应加热装置和温度测定装置，研究了ZL112Y压铸铝合金坯料高频感应加热二次重熔合适的半固态重熔温度、加热功率和速度，以及这些工艺参数对坯料的触变性能和微观组织的影响。结果表明：该合金合理的半固态二次重熔温度为570～571℃；在优化的感应加热工艺条件下，半固态重熔坯料内部的温差在0～1℃；半固态重熔过程使原始料坯中的α枝晶组织变成球团状和节杆状组织，满足了半固态触变成型的要求。采用实验室所获得的二次重熔工艺成功地压铸成形了JH70型摩托车发电机支架零件。     

半固态触变模锻7A04合金的力学性能

采用2000 kN压力机,对半固态7A04合金进行了触变模锻实验.结果表明:半固态触变模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;半固态触变模锻件的微观组织和力学性能与坯料的制备方法有关,采用SIMA法所获得的成形件的微观组织为晶粒细小、均匀的再结晶组织,因此其组织致密,在拉伸过程中部分晶粒发生塑性变形,断口中多处出现撕裂棱,其力学性能明显好于挤压态坯料;在加热温度为600℃、保温时间为10 min时SIMA坯料模锻件的伸长率和抗拉强度最高,接近于热挤压态棒料的力学性能,优于同等条件下挤压态合金的半固态模锻成形件,其抗拉强度和伸长率分别提高11.8％和78.5％.