多元稀土细化半固态A356铝合金初生α相的研究

在A356铝合金中,同时添加稀土Ce、Y、Gd作为合金的细化剂,设计三因素三水平正交试验并结合电磁铸造技术,研究了多元稀土添加量对半固态A356铝合金初生α相的细化效果。试验采用近液相线(620℃)浇铸,并在电磁搅拌频率为30Hz时搅拌15s,搅拌完成后于590℃等温保温5min,淬火。以合金初生α相的形貌和尺寸为正交试验指标,研究了不同稀土对合金初生α相尺寸和形貌的影响,并得到最佳多元稀土添加的质量分数为:0.2%Ce+0.4%Y+0.4%Gd,此时,A356铝合金初生α相的平均等积圆直径为55.31μm,平均形状因子为0.83,其组织细小、均匀且圆整度高,可满足半固态流变成形的要求。     

电磁场作用下半固态A356-La铝合金初生相形貌及分形维数的研究

利用稀土La对液态A356铝合金进行了细化处理,并在电磁搅拌技术下制备了半固态A356-La铝合金浆料,研究了稀土La和电磁搅拌对半固态A356铝合金初生相形貌的影响,并用分形维数对其初生相形貌进行了表征.结果表明,添加适量的稀土La可有效改善半固态A356铝合金初生相的形貌,无论是否经过电磁搅拌,随着稀土添加量的增加,A356铝合金的初生相形貌均呈先变好后恶化的演变规律,当稀土La的添加量为0.4%(质量分数)时,其初生a相的形貌和尺寸均达到最佳,其平均等积圆直径为88.85μm,平均形状因子为0.78;当稀土La的添加量相同时,经过电磁搅拌作用的A356-La铝合金初生a相的平均等积圆直径均比未经过电磁搅拌的更小,其形状因子则相反,均比未经过电磁搅拌的更大,说明经过电磁搅拌的半固态A356铝合金初生a相比未搅拌过的更细小、圆整,即经过电磁搅拌的初生a相形貌更佳,如当La含量为0.4%时,其平均等积圆直径由88.85μm降至84.14μm,平均形状因子由0.78升至0.81.此外,实际的合金凝固组织具有分形特征,应用分形几何的原理来描述和分析半固态铝合金中初生相的形貌变化规律甚至初生相形成机理是完全可能的.且不同工艺参数下所获得的半固态铝合金初生相形貌具有不同的分形维数,随着半固态初生相由树枝状向颗粒状或球状变化,其分形维数逐渐变小.     

节能电磁搅拌对半固态A356铝合金初生相的影响

利用自制电磁搅拌装置在低过热度浇注工艺下制备了半固态A356铝合金浆料,研究了电磁搅拌过程对半固态A356铝合金初生相的影响。结果表明,利用自制的电磁搅拌装置能够制备满足流变成型需要的半固态A356铝合金浆料;通过试验研究,获得了合适的制备工艺参数,并且节省能耗。     

合工艺制备半固态A356铝合金浆料的研究

将晶粒细化处理引入低过热度浇注和弱电磁搅拌技术中,形成了制备半固态合金浆料的复合工艺.应用复合工艺制备了半固态A356铝合金浆料,研究了复合工艺对所制备的半固态初生0相形貌和尺寸的影响.研究结果表明,细化处理的液态A356铝合金经低过热度浇注和弱电磁搅拌可制备具有颗粒状和蔷薇状初生α相的半固态浆料,并且浇注温度可适当提高.与未经细化处理的A356铝合金试样相比,细化处理可显著改善A356铝合金中初生α相的晶粒尺寸和颗粒形貌及其沿铸锭径向上的分布.     

固溶处理对A356铸造铝合金力学性能影响

为了有效减少车身质量,铝及其合金逐渐成为现代汽车制造的首选材料。对比研究了固溶温度、固溶时间和室温停留时间对汽车轮毂用A356铸造铝合金力学性能的影响规律。结果表明,A356铸造铝合金最佳固溶处理工艺是540℃×3.5 h,最佳室温停留时间为2 h;在此条件下A356铸造铝合金可以获得最佳综合力学性能。     

中间合金及其状态对A356合金半固态浆料组织的影响

通过实验分析了采用A356合金粉末、纯铝粉末、Al-5Ti-B合金粉末和Al-5Ti—B变形合金进行细化处理对A356合金半固态浆料组织的影响。结果表明，在“熔体处理＋双向电磁搅拌”复合制备技术中，加入约0．15％、平均粒度为100μm的Al-5Ti-B合金粉末进行晶粒细化，可在1min左右制备出形状因子大于0．8、晶粒半径为80μm（空冷）A356合金半固态浆料；加入10％-15％的微米级纯铝粉末可取得与Al-5Ti-B变形合金相当的细化效果；而采用平均粒度为100μm的A356合金粉末进行固液混合铸造，不适合于A356合金半固态浆料的快速制备。     

半固态A356铝合金浆料的行波搅拌制备工艺

采用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺,成功制备出初生α-Al为球状的较大尺寸A356铝合金半固态浆料.研究了浇注温度、搅拌频率和搅拌功率对A356铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,半固态A356铝合金组织中的初生α-Al更圆整.当搅拌频率达到或高于10Hz时,半固态A356铝合金浆料中的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态A356铝合金熔体中的蔷薇状初生α-Al受到更剧烈的附加温度起伏而使枝晶根部熔断,形成更多更圆整的球状初生相.因此,在630℃浇注、搅拌频率为10Hz和搅拌功率为1.72kW下,能制备出更圆整、细小的初生α-Al.     

新工艺制备半固态A356铝合金浆料

提出了在电磁搅拌制备半固态A356铝合金浆料时插拔Cu棒的一个新工艺.由于在半固态铸锭轴向区域引入低温,可进一步提高电磁搅拌效果,铸锭各部位均由细小α-Al晶粒组成.该工艺还可适当提高低过热度浇注的温度而有利于实际生产.     

电磁铸造搅拌频率对汽车用A356铝合金组织和性能的影响

进行了汽车用A356铝合金的电磁铸造试验,研究了不同电磁搅拌频率对A356铝合金试样晶粒大小和形状的影响。采用Image-ProPlus软件对试样进行了晶粒当量直径和形状因子的测量,分析了不同频率下不同试样中α-Al晶粒的平均当量直径和平均形状因子。采用室温拉伸试验对不同电磁搅拌频率下制备的试样拉伸性能进行了研究,重点分析了试样的抗拉强度和伸长率随电磁搅拌频率的变化规律,并对拉伸断口的形貌特征和断裂机理进行了分析。结果表明,电磁搅拌对试样的晶粒有明显的细化作用,对晶粒的形状有一定改善作用;随电磁搅拌频率的增加晶粒的尺寸大小呈现出先降低后增加的趋势,试样的抗拉强度明显提高,但是伸长率变化不明显。     

SEMI–SOLID A356 ALLOY SLURRY PREPARED BY A NEW PROCESS

提出了在电磁搅拌制备半固态A356铝合金浆料时插拔Cu棒的一个新工艺. 由于在半固态铸锭轴向区域引入低温, 可进一步提高电磁搅拌效果, 铸锭各部位均由细小α--Al晶粒组成. 该工艺还可适当提高低过热度浇注的温度而有利于实际生产.     

结晶器电磁搅拌对55CrSi弹簧钢铸坯质量的影响

为研究55CrSi弹簧钢连铸生产中采用的电磁搅拌技术对铸坯质量的影响,利用有限元法,对结晶器内不同搅拌参数下电磁场分布进行了模拟,对电磁力矩进行了理论计算,并系统地研究了结晶器电磁搅拌电流和频率对其铸坯质量的影响规律。试验结果表明：电磁搅拌电流和频率分别为320 A和3 Hz时,中心等轴晶率为29.62%,中心疏松减轻,缩孔消除,铸坯低倍质量有明显地改善;在其它浇注工艺参数不变的情况下,铸坯的中心等轴晶率与电磁力矩呈现对应关系,电磁力矩增大,铸坯中心等轴晶率提高。     

邢钢结晶器电磁搅拌参数优化研究

在邢钢小方坯连铸机上进行试验,系统地研究了国产化结晶器电磁搅拌装置的最佳参数,分析了不同参数对连铸坯碳偏析的影响。试验结果表明,结晶器电磁搅拌改善了铸坯碳偏析现象,有效改善的最小电流为350 A,电流强度达到一定值后,继续增加电流强度对铸坯中心偏析的改善效果不明显。     

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。     

150mm×150mm方坯连铸机末端电磁搅拌及拉速对铸坯内部质量的影响

某钢厂生产的150 mm×150 mm小方坯铸坯质量不稳定,主要问题在于铸坯中心碳偏析及横截面低倍不合格率较高。因此在该连铸机上采用末端电磁搅拌设备并进行现场试验。探讨了不同搅拌位置、搅拌频率、电流大小、搅拌方式及铸机拉速对铸坯质量的影响。实验结果表明,在液芯厚度分别为35、60 mm处进行电磁搅拌均会导致中心偏析严重。电磁搅拌频率、电流大小、搅拌方式、拉速也会对铸坯内部质量产生影响。根据实验结果,在该连铸机生产工况下,最佳末搅位置在液芯厚度45 mm处,较为合理的搅拌参数为电流400 A、频率12 Hz、交替搅拌方式。拉速提高不利于铸坯内部质量。     

电磁搅拌对液态金属运动及凝固组织的影响

旋转型电磁搅拌在钢的连续铸造、铸件成形与凝固、半固态浆料制备、液态金属电磁净化等工艺过程中的应用受到了材料工作者的高度重视,并不断地取得了电磁搅拌应用技术开发与理论研究的成果.分析了旋转型电磁搅拌作用下液态金属运动特点及电磁力计算,建立了液态金属旋转运动的数学模型,并得到周向速度分布的表达式,研究了旋转型电磁搅拌对连铸坯凝固组织的影响,为在旋转型电磁搅拌应用中工艺参数的优化提供了依据.     

钛合金冷坩埚电磁约束铸造工艺研究

针对液态下化学性质相对活泼的钛合金,采用冷坩埚技术对电磁约束铸造工艺过程进行了试验研究,考察了工艺条件对成形坯件表面质量和内部组织的影响.结果表明:试样抽拉速度变化对表面质量和宏观组织的影响明显,加热功率虽然对组织变化影响不大,但对表面质量影响较为显著.通过优化工艺,可以获得既有较光滑铸造表面又具有一次定向凝固组织的钛合金铸件.讨论了铸造过程裂纹和组织缺陷的形成机理,获得到了表面光滑无裂纹,宏观组织为柱状晶的钛合金大尺寸圆坯.     

结晶器电磁搅拌在方坯的应用

对结晶器电磁搅拌(M-EMS)在邯钢8机8流方坯连铸机使用情况和效果进行了分析和研究,M-EMS能够提高连铸方坯表面质量和内部质量,改善连铸坯中心疏松、缩孔和中心偏析以及减少角裂漏钢;同时对方坯应用M-EMS过程中存在的钢水过热度过高、电磁搅拌线圈漏水和浸入式水口渣线恶化等问题,提出了相应的改进措施。     

Effects of casting speed on microstructure and segregation of electromagnetically stirred Aluminum alloy in continuous casting process

Recently, a semi-solid metal processing has been acknowledged as a cost-effective technique to be able to manufacture high quality product for the transportation industry.In this study a hypo-eutectic Al alloy was fabricated by means of an electromagnetic stirrer in continuous casting process and the microstructural change during solidification due to a fluid flow by electromagnetic stirring was examined.Due to the forced fluid flow during solidification a dendritic phase of primary α phase of Al alloy was turned into a globular phase, which can make the Al alloy get a thixotropic behavior in the semi-solid region.In order to establish the quantitative relationship between microstructure and the process parameters, the morphology shape, a silicon distribution and a size of primary α phase were observed according to casting speed in continuous casting machine.The primary α phase was turned into the degenerate dendrites approaching a spherical configuration with increasing casting speed.The fine-grained and equiaxed microstructure appeared at higher casting speed.A segregation behavior of Si element was declined with increasing casting speed and a very uniform distribution of Si element was observed on the billet at a casting speed of 600 mm·min-1.A thickness of the solidifying shell of the billet was shortened with increasing the casting speed.     

方坯连铸永磁搅拌技术的发展现状与展望

电磁搅拌已经成为连铸工艺中改善铸坯质量的重要技术手段。相较于传统的三相交流电磁搅拌(EMS),基于烧结钕铁硼材料的旋转永磁体搅拌(PMS)具有磁感应强度较大、电能消耗低、结构较简单等优点。主要对比了电磁搅拌和永磁搅拌的技术特点,介绍了永磁搅拌在方坯连铸结晶器和凝固末端的应用现状;结晶器内永磁搅拌有效改善了铸坯的表面和内部质量,表面小孔缺陷明显减少,改善铸坯中心疏松和中心碳偏析;而应用于高碳钢连铸凝固末端,随着永磁搅拌磁体转速的增加,铸坯中心碳偏析指数明显降低,同时吨钢电能消耗仅约为传统电磁搅拌的15%。     

帘线钢82B小方坯电磁搅拌结晶器多场传输行为

连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动、传热、传质和凝固行为十分复杂且对铸坯质量影响巨大,为了进一步揭示电磁搅拌结晶器内多物理场传输行为及其相互影响规律,建立了电磁场作用下三维多物理场耦合连铸凝固模型,模拟研究了结晶器电磁搅拌对帘线钢82B小方坯连铸过程的影响。结果表明,随着搅拌电流强度增大,钢液流动加强;结晶器出口附近铸坯中心纵向流速先减小,进而流速反向,之后反向的流速增大,促进热量散失,加剧了小方坯皮下负偏析,同时促进了钢液池溶质浓度提高。当搅拌电流为280 A时,搅拌器中心铸坯横截面上最大切向速度达到0.23 m/s,距离弯月面1.5 m位置,负偏析低谷碳的质量分数为0.706%,铸坯中心碳的质量分数达到了0.872%。