超声处理对AZ91D-3Ca镁合金凝固组织的影响

以超声波输出功率、处理时间、熔体施振温度和铸型预热温度为研究对象,对AZ91D-3Ca阻燃镁合金熔体施加超声振动进行了研究.结果表明,通过控制超声熔体处理参数与凝固条件可以细化AZ91D-3Ca阻燃合金的凝固组织.当超声功率密度在0～5.56 W/cm2时,随着超声功率密度的增大,合金的初生晶粒逐渐细化;当功率密度大于5.56 W/cm2时,合金的初生晶粒不再发生明显变化.当超声处理时间为15s时,合金的初生晶粒最为细小;在30～60 s范围内,超声处理时间的增加对初生晶粒细化效果的影响不明显.在600～690℃范围内,随着施振温度的提高,合金的初生晶粒先细化后粗化,其转折点为630℃.在室温～690℃范围内,随着铸型预热温度的增加,合金的初生晶粒逐渐粗化.     

超声处理对AZ31镁合金组织和性能的影响

通过在AZ31镁合金熔体中施加超声波,研究不同超声处理功率和施振时间对AZ31镁合金显微组织和性能的影响,探讨了超声波对AZ31镁合金晶粒细化的作用机理。结果表明,超声波在合金液中的各种效应能够使合金晶粒明显细化,晶粒尺寸均匀,提高了AZ31合金的力学性能。超声功率和施振时间都是影响合金组织和性能的重要因素,随着超声功率的提高,施振时间的延长,合金晶粒细化明显,抗拉强度提高,但当功率、时间达到一定程度时,晶粒细化趋势下降,抗拉强度下降。超声功率为600W,施振时间为100s时,晶粒尺寸、AZ31合金抗拉强度最佳。     

超声振动对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响

研究了超声振动工艺参数对Zn-55Al-1.6Si合金凝固组织的影响.结果表明,Zn-55Al-1.6Si合金熔体经过超声振动处理后,凝固组织发生了显著变化.随着超声功率增大,初生α相由粗大的树枝晶变为细小圆整的蔷薇状;超声功率增至200 W后,继续增大施振功率,细化效果没有明显变化.在超声功率一定的条件下,施振温度区间对凝固组织也有影响.当超声终止温度在液相线以下时,初生α相变为各向同性的蔷薇状及近球状,且超声终止温度越低,组织越细小圆整.施振功率为200 W左右、施振温度区间为620～540℃时,是较为理想的超声细化处理工艺,此时粗大的枝晶状α-Al骨架变为细小球状.     

超声波熔体处理AZ91D-3Ca阻燃镁合金的工艺优化

以AZ91D-3Ca阻燃镁合金为研究对象,运用正交试验方法分析超声熔体处理的功率密度、处理时间和施振温度三个工艺参数对合金凝固组织的影响。研究表明:超声熔体处理对于AZ91D-3Ca镁合金凝固组织的晶粒大小和形貌均有一定的影响。对晶粒大小而言,施振温度影响最大,处理时间次之,超声功率密度影响最小;对于晶粒形状系数而言,施振温度的影响同样最大,其次为处理时间和超声功率密度,后两者影响程度相差不大。最佳工艺参数为:超声功率密度7 W/cm2、处理时间15s、施振温度600℃。     

超声场作用下Mg-3Ca合金除气及细化的工艺研究

对Mg-3Ca合金熔体进行超声处理来研究超声功率、施振时间和施振温度对合金除气及凝固组织的影响。结果表明,采用超声波处理技术,可以有效去除Mg-3Ca合金熔体中的气体,从而提高铸锭的致密度。超声除气效果与施振功率、处理时间及处理温度密切相关。当施振功率过小、处理时间过短或过长及处理温度过高或过低均不会有良好的除气效果。熔体处理温度为:700℃,超声功率为150W,处理时间为120s时除气效果最好,除气率可达53.8%。另外,超声波在去除熔体中气体的同时,也使得铸锭的凝固组织变得细小、均匀。粗大的树枝晶不利于气泡的上浮和熔体补缩;而均匀、细小的等轴晶则有利于这一点。     

超声处理对7050铝合金凝固组织晶粒细化影响

研究了功率超声对7050铝合金凝固组织晶粒细化规律。实验结果表明,功率超声施振对7050凝固组织有显著细化作用,并随施振功率的增大,晶粒细化效果增强。但超声施振功率增大到一定程度后,晶粒细化效果不再明显。在铝熔体凝固过程的不同温度区间施加超声振动,温度过高、过低都会减弱细化效果,超声最佳施振温度区间为760～660℃。施振功率为240W时平均晶粒尺寸可达67μm。对平均晶粒尺寸与超声功率分析表明:超声施振功率与细化晶粒尺寸近似满足负指数递减关系,这为超声细晶技术在工业应用方面提供了实验依据。     

熔体超声处理对Sn-Zn合金组织与性能的影响

通过测试合金导电率、抗拉强度、硬度及观察合金显微组织,研究了超声功率、超声时间以及施振温度3个参数变化对Sn-9Zn合金组织与性能的影响。结果表明,施加超声波后,合金组织细化明显,抗拉强度和硬度提高,而组织细化造成晶界增加,导致合金导电率略微降低。当超声功率、施振温度保持恒定,随着超声时间的增加,合金组织细化明显,抗拉强度、硬度大幅提高,导电率下降;当超声时间、施振温度保持恒定,随着超声功率的提高,合金组织略有细化,抗拉强度、硬度小幅提高,导电率小幅波动;当超声时间、超声功率保持恒定,随着施振温度的升高,抗拉强度、硬度先小幅上升,250℃后逐渐下降。较佳的试验方案为施振温度为250℃、超声波输出功率为700 W、超声时间为45 s。     

超声波搅拌法制备半固态铝——铜合金的研究

采用高能超声波搅拌法的方法对Al-5%Cu合金进行处理,制备半固态Al-5%Cu合金,重点研究了高能超声波处理熔体的温度、处理时间以及超声波的输出功率等重要参数对半固态Al-5%Cu合金组织形貌的演变过程的影响。实验结果表明:当铝合金熔体温度在610℃～660℃之间时,随着开始导入超声波时熔体温度的升高,铝合金的初生晶粒形貌逐渐演变成细小的球状颗粒;当控制熔体为660℃的时,随着导入超声波输出功率的增大和搅拌时间的延长,Al-5%Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒。     

熔体温度对Pb-Ag合金组织和电化学性能的影响

采用恒定的超声功率、频率和施振深度,在不同温度区间对Pb-Ag合金熔体施加超声振动,探讨功率超声对Pb-Ag合金的显微组织及电化学性能的影响。结果表明,随着熔体温度的升高,超声空化效应和声流作用发挥的越充分,过低或过高的熔体温度因超声处理不充分或熔体内部热效应,均导致晶粒粗大。仅在370℃保温条件下,超声波处理能使组织显著细化均化,电化学性能提升,电阻率下降12.95%,极化电位负移290 m V,槽电压下降1.77%,达到了一定的节能降耗的目的,为今后制备高性能低能耗的Pb-Ag合金电极奠定基础。     

超声波搅拌法制备半固态Al-5Cu合金

采用超声波搅拌法制备半固态Al-5Cu合金,研究了超声波导入时熔体的温度、搅拌时间和超声波输出功率3个重要参数对获得半固态Al-5Cu合金组织形貌的影响.结果表明,在熔体处于610～660 ℃之间导入超声波,随着熔体温度的升高,合金初生晶粒逐渐趋于细小的球状颗粒;当熔体为660 ℃时,随着导入超声波输出功率的增大、搅拌时间的延长,Al-5Cu合金初生相形貌由粗大的枝晶状逐渐转变为细小的球状晶粒.     

熔体温度对超声处理Mg-Zn-Er合金组织和性能的影响

采用高强超声熔体处理法制备Mg-Zn-Er合金,研究了导入超声时熔体温度对合金铸态显微组织和性能的影响。结果表明,在超声处理时间和超声输出功率分别为100s和600W时,随着导入超声时熔体温度的提高,合金的铸态显微组织由粗大的枝晶转变为细小均匀圆整的晶粒,并得到最佳的导入超声熔体温度为718℃。在此温度下导入超声时,制得的Mg-5Zn-2Er合金晶粒最细小圆整、粒径分布最均匀,其室温抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为199.6MPa和11.6%,而合金的高温抗拉强度则为最小值。     

超声熔体处理Al-7%Si合金坯料的半固态铸造

由于从循环利用的废料中不断累积增加Fe元素等杂质元素,所以铸造铝合金零部件高性能的要求往往很难实现。要求合金中粗大板条状的含铁化合物β-Al5FeSi在不使用变质剂和昂贵的纯铝锭条件下转变成无害的形貌结构。在凝固过程中通过利用超声振动来检测分析其对具有不同铁含量的Al-7%Si合金坯料的显微组织的变质效果。在感应加热至半固态温度583℃后,立即对超声熔体处理的坯料进行触变铸造,然后对触变铸造的铸件进行微观组织和拉伸性能检测分析。在触变铸造时,要求球形的初生α-Al相充填合金组织中的微小孔洞中,以便首先确定在坯料中通过超声熔体处理使合金显微组织产生变质效果。在605~630℃温度范围内进行超声熔体处理时,初生α-Al相从树枝状晶转变为细小的圆球形形貌。与未进行超声熔体处理的坯料相比,坯料超声熔体处理后合金中的粗大板条状β-Al5FeSi化合物相变得明显细小。升至583℃后进行半固态铸造不会明显改变β-Al5FeSi化合物的尺寸大小,可是却会使初生α-Al相的形貌变得更圆整,这有利于触变铸造。经预先加热的坯料进行触变铸造后,由于低的铸造温度,产生了快速凝固效果,使得合金中的共晶硅层片变得特别细小。在对超声熔体处理的坯料进行触变铸造时,具有不同铁含量的触变试样的抗拉强度变化并不大,即使合金含铁量达到2%。然而,用未处理的Al-7%Si-2%Fe合金坯料进行触变铸造时,其强度较差,仅为80 MPa,而用超声熔体处理的同种合金坯料,其抗拉强度达180 MPa。用超声熔体处理的不同含铁量的Al-7%Si合金坯料进行触变铸造时,其伸长率也提高了约一倍,例如触变铸造超声熔体处理的Al-7%Si-0.5%Fe合金坯料时,试样的伸长率为11%,而未进行超声熔体处理的同种合金触变铸造试件,其伸长率只有5%。     

超声波作用下半固态A356合金的制备与理论研究

采用自制的一套超声处理装置,研究了在此装置下施加超声振动对A356合金熔体组织的细化作用。结果表明,在此装置下加载超声功率,对A356合金的组织有细化作用,而且超声功率越大,组织细化效果越明显,另外,施振温度不同,效果也不一样,在选取施振温度分别为640、620、600℃时,施振温度为640℃时,效果最好。     

功率超声对铸造7050合金中显微疏松的影响

通过传振工具杆对铝熔体进行超声振动处理,探讨了不同的超声功率对7050铝合金铸锭中显微疏松形成的影响.结果表明,经超声处理的铸锭,不仅显微疏松明显减少,而且显微疏松的最大尺寸也明显减小.当其他条件相同,超声功率为200 W时,晶粒细化效果最好,超声功率为240 W时除气效率最高,当超声功率为240 W时,抑制显微疏松形成的效果最佳,铸锭中横截面处显微疏松减少了14.3%～47.9%,中心显微疏松也减小了26.3%～45.0%,这表明超声的细化晶粒和除气作用对抑制显微疏松的形成起了关键作用,而除气起主导作用.此外,工具杆下方的声流效应显著,其对促进液体补缩抑制中心疏松的形成起了积极作用.     

浆料制备工艺对Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织性能的影响

研究了浆料制备工艺对和浇注温度对Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,经电磁搅拌后,合金中的Si相发生钝化,但出现了聚集现象。超声振动处理后合金中的初生Si尺寸减小,形貌由树枝状转变为近球形。Si相颗粒数量为460个/mm²,圆整度为0.64,平均晶粒尺寸为15.7μm。当浆料浇注温度从620℃降到600℃时,合金组织得到明显细化,继续降低浇注温度,晶粒长大,组织存在孔洞缺陷。浆料温度为600℃时,合金抗拉强度为194MPa,伸长率为2.60%,硬度(HB)为120.2,与580℃下浇注相比分别提高了10.23%、6.12%和16.83%。此时,合金断口处韧窝数量增多,解理平台尺寸减小。     

Processing, microstructure and mechanical properties of magnesium matrix nanocomposites fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration

Particulate reinforced magnesium matrix nanocomposites were fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration. Compared with the as-cast AZ91 alloy, the grain size of matrix alloy in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min was significantly decreased due to the addition of SiC nanoparticles. SiC nanoparticles within the grains exhibited homogeneous distribution although some SiC clusters still existed along the grain boundaries in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min. With increasing the stirring time, agglomerates of SiC nanoparticles located along the grain boundaries increased. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min were simultaneously improved compared with the as-cast AZ91 alloy. However, the ultimate tensile strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite decreased with increasing the stirring time.     

离心激冷制备半固态铝合金

研究了离心激冷装置下半固态ZL203铝合金的制备,考察了不同的离心转速、外桶预热温度和浇注温度对合金初生相形态的影响规律.结果表明,采用离心激冷的方法可以制备出初生相为球状或细小颗粒状晶粒的半固态铝合金;随着离心转速提高,合金的初生相逐渐细化,其形态由等轴枝晶变成细小的球状或颗粒状晶粒;随着激冷桶预热温度和浇注温度降低,合金的初生相先细化,后有所粗化.     

挤压铸造对Al-Cu合金显微组织及溶质分布的影响

研究了挤压铸造工艺条件下,工艺参数对Al-5Cu-0.4Mn合金显微组织及Cu元素分布的影响。结果表明,合金在25MPa压力下成形时,初生α-Al晶粒尺寸得到明显细化;浇注温度越高组织变得越粗大;升高模具预热温度,晶粒尺寸增大且分布不均匀。挤压铸造改变重力铸造条件下Cu的逆偏析现象,从铸件边缘往心部的Cu含量呈现增加的趋势,主要原因为晶间富铜液相在压力的强制补缩下,通过枝晶骨架通道被挤向铸件内侧。Cu在α-Al基体中的固溶度随着压力的增大而增加;沿径向远离铸件心部,α-Al晶内Cu含量逐渐增加。在挤压力为100MPa、浇注温度为680～730℃、模具温度为200℃的工艺条件下,可获得晶粒细小、组织致密、宏观偏析少的Al-5Cu-0.4Mn合金挤压铸件。     

2024铝合金超声辅助钎焊接头的微观组织演变及力学性能

对低温下采用Zn-5Al钎料超声辅助钎焊2024铝合金进行研究。在温度为400℃时,采用功率为200W、振幅为15μm、频率为21kHz的超声对试样实施连接。采用超声波来加速Al从母材到焊缝的溶解,从而改变接头的微观组织。同时,通过增加超声时间来降低接头中共晶组织的含量。当超声振动时间从3s增加到30s时,焊缝中共晶相的含量从12.9%减少到0.9%剪切强度提高了20%,并且,当超声振动时间为30s时,接头的剪切强度达到最大为149-153MPa。为了研究接头力学性能的变化,测试了接头中各相的弹性模量和硬度,同时分析了不同超声振动时间下的接头断口形貌。