阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料的研究

介绍了阻尼冷却管法制备半固态浆料工艺的实验装置及其原理，采用A356铝合金进行了不同浇注温度的系列实验。铸件微观结构中晶粒尺寸和形状因子测算分析结果表明：由于阻尼冷凝管的冷却和搅拌作用，熔体浇注温度越低，在两相温度区间内生成的游离晶核就越多，浇铸的铸件晶粒尺寸和形状因子数值就越小，晶粒球化程度越高。阻尼冷凝管法制备的合金浆料或铸坯能够应用于下一步半固态成形加工。     

铝、镁合金半固态浆料的制备与流变成形新工艺

介绍了阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料工艺的实验装置及其原理,并进行不同浇注温度的系列实验。结果表明:由于阻尼冷凝管的冷却和搅拌作用,熔体浇注温度越低,在两相温度区间内生成的游离晶核就越多,制备得到半固态铸件的晶粒尺寸就越小,且球化程度越高。在此实验原理及结果分析的基础上,设计真空吸铸-阻尼冷却装置,近液相线温度的AZ91D镁合金液在冷却、剪切的作用下,由液态转变为半固态浆料,然后进入模具完成充型,实现镁合金半固态浆料的制备与铸件流变成形一体化;半固态镁合金熔体具有触变性及更高的黏度,以平稳、层流的充型方式完成充型,能够有效地改善成形件的质量。     

等轴球晶凝固多相体系内热溶质对流、补缩流及晶粒运动的数值模拟Ⅱ.模型的应用

利用等轴球晶三相凝固模型模拟了A356铝合金半固态浆料冷却斜槽法制备过程,研究了晶粒密度、尺寸及固相分数的分布与工艺参数的关系．结果表明,在斜槽浇注处晶粒形核密度最大,在斜槽末端晶粒尺寸、固相分数最大,在铸型中这三者的最终分布大致均匀．适当降低浇注温度有助于提高斜槽上形核密度和固相分数及降低晶粒尺寸．此外,还模拟了热溶质对流及补缩流在Al-4％CU（质量分数）合金等轴球晶凝固过程所起的作用,以及晶粒运动及补缩流对合金自由表面和宏观偏析形成的影响．结果表明,凝固初期热对流及补缩流为主导,凝固中期热溶质对流为主导,凝固后期补缩流为主导;晶粒运动受阻程度直接影响自由表面形状,补缩流考虑与否导致完全不同的宏观偏析图．实验测得晶粒尺寸与模拟结果分布较相似,但其绝对值存在较大差异．     

电磁-斜槽复合法制备铝合金半固态浆料

采用自制的电磁-斜槽复合浆料制备装置,制备了半固态AlSi9Cu3合金浆料.选取斜槽角度、浇注温度和电磁搅拌电压为试验因素,用正交试验法进行了工艺参数分析.结果表明,对半固态组织初生相平均等效直径的影响顺序为:浇注温度、斜槽角度、搅拌电压;对半固态组织初生相平均圆整度影响的因素顺序为:电磁搅拌电压、斜槽角度、浇注温度.通过试验得到的最优工艺参数:斜槽角度为25°～35°,浇注温度为650℃,电磁搅拌电压为200～300 V.     

制备工艺对汽车用AM50A-F镁合金组织与性能的影响

以汽车用AM50A-F压铸镁合金为研究对象,采用不同的铸造工艺制备AM50A-F镁合金试样,并对各试样的显微组织、硬度和阻尼性能进行了测试与对比分析。实验结果表明,浇注温度影响AM50A-F镁合金的晶粒尺寸及分布,进而影响合金的微观组织结构;在一定浇注温度范围内,硬度和阻尼性能随着浇注温度的升高而降低。     

基于ProCAST的40CrNiMo金属型铸造微观组织分析

以40CrNiMo多元合金的金属型铸造为研究对象,计算获得了40CrNiMo的形核和生长参数。基于ProCAST软件及CAFE模块,建立了40CrNiMo圆柱型棒料铸造充型和凝固组织演变有限元模型。对比分析了铸造工艺、浇注温度、浇注时间、换热系数和冷却介质等工艺条件对凝固缺陷和微观组织的影响。结果表明,金属型铸件相对砂型铸件的整体组织更致密、晶粒更细小。金属型铸造时,采取较低的浇注温度、较大的换热系数和激冷能力较强的冷却介质,铸件的缩松和缩孔缺陷相对较少且微观组织相对致密。     

半固态轻合金制备工艺研究新进展

简要介绍了半固态轻合金机械搅拌、电磁搅拌及应变诱导熔化激活等传统制备方法的研究概况,重点综述了半固态轻合金冷却斜槽、自孕育、阻尼管冷却、熔体分散混合、弯曲管通道浇注、液相线模锻、剪切低温浇注、机械振动、SEED及GISS等制备新方法的原理和研究进展,展望了半固态轻合金制备的发展方向.     

A356合金控制凝固法工艺参数的优化

采用正交试验法,研究了A356铝合金控制凝固法工艺参数对显微组织的影响。研究结果表明,冷却强度是晶粒细化的最主要因素,极差为57.946,可信度达到99%,其次是保温时间与浇注温度。最佳工艺参数为:浇注温度625℃,保温时间10 min,冷却强度为金属型水淬。其平均晶粒尺寸为34.92μm。     

基于Anycasting的挤压铸造镁合金试样力学性能研究

选用AZ91D镁合金为研究对象,使用Anycasting软件,对标准拉伸试样进行模拟,以浇注温度、挤压压力、模具温度为影响因素,分别绘制不同工艺参数下的力学性能曲线,观察对比各个试样的晶粒尺寸,研究了挤压铸造工艺参数对AZ91D镁合金力学性能的影响。结果发现,力学性能随浇注温度先增大后减小,随挤压压力增大而逐渐增大;模具温度对铸件的影响,与浇注温度有类似的规律。在浇注温度为670℃,模具温度为200℃,挤压压力为120MPa时,挤压铸件能够获得理想的力学性能,其σb=235MPa,δ=4.6%,硬度(HV)为62左右。由于在压力的作用下,引起AZ91D镁合金在铸造过程中过冷度过大,提高了凝固合金的冷却速度,同时也提高了导热系数,增加了形核率,从而到细化了晶粒,提高了合金的力学性能。     

半固态挤压铸造Al-Si-Mg-Fe合金的组织与性能

采用剪切、振动耦合亚快速凝固制浆技术获得Al-Si-Mg-Fe合金半固态浆料,并通过优化挤压铸造工艺参数,制备出高性能挤压铸件。研究了浇注温度和挤压压力对半固态挤压铸件组织与力学性能的影响。结果表明,随着浇注温度从690℃降低至670℃,初生α-Al晶粒直径减小,形状因子增加,孔隙率降低,铸件的力学性能明显提高;随着挤压压力从100 MPa增至120 MPa,初生α-Al晶粒变得细小、圆整,铸件的力学性能提升明显,进一步增加挤压压力至140 MPa时,铸件组织和力学性能的变化不明显。T6热处理后,铸件的力学性能得到进一步提高。     

流变铸造半固态亚共晶高铬铸铁组织形成研究

采用倾斜板冷却体法制备了亚共晶高铬铸铁半固态浆制．研究了亚共晶高铬铸铁半固态球状品的形成条件及规律。结果表明：通过控制合适的浇注温度．并对充型前的金属液进行激冷处理，同时对过冷的金属液施加适当的振动，可以获得球形或近球形的先共晶奥氏休非枝晶组织；在带有倾斜板冷却体的低温浇注情况下金属液的冲刷、流动及振动使熔体获得了均匀的溶质场和温度场．抑制了发达的先共晶奥氏体枝晶的形成，为获得球状品提供了条件。     

Effect of pouring temperature on cooling slope casting of semi-solid Al-Si-Mg alloy

Present trend of semi-solid processing is directed towards rheocasting route which allows manufacturing of near-net-shape cast components directly from the prepared semi-solid slurry. Generation of globular equi-axed grains during solidification of rheocast components, compared to the columnar dendritic structure of conventional casting routes, facilitates the manufacturing of components with improved mechanical properties and structural integrity. In the present investigation, a cooling slope has been designed and indigenously fabricated to produce semi solid slurry of Al-Si-Mg (A356) alloy and successively cast in a metallic mould. The scope of the present work discusses about development of a numerical model to simulate the liquid metal flow through cooling slope using Eulerian two-phase flow approach and to investigate the effect of pouring temperature on cooling slope semi-solid slurry generation process. The two phases considered in the present model are liquid metal and air. Solid fraction evolution of the solidifying melt is tracked at different locations of the cooling slope, following Schiel s equation. The continuity equation, momentum equation and energy equation are solved considering thin wall boundary condition approach. During solidification of the liquid metal, a modified temperature recovery scheme has been employed taking care of the latent heat release and change of fraction of liquid. The results obtained from simulations are compared with experimental findings and good agreement has been found.     

机械搅拌制备半固态浆料固相颗粒形貌的研究

采用自行研制开发的新型转简式流变成形设备，通过改变不同的制浆工艺参数，研究半固态组织中固相颗粒的形貌特点，并对形成半固态固相颗粒的机理和固相颗粒的三维形貌进行了探讨？研究结果表明，在相同剪切速率条件下，连续冷却条件制备的半固态颗粒的形貌要比恒温条件的好，颗粒的圆整度高、尺寸小且均匀。机械搅拌作用下标准半固态固相颗粒的三维形状初步断定主要是近似椭球形。     

Effect of pouring temperature on semi-solid slurry of ZL101 alloy prepared by slightly electromagnetic stirring

The semi-solid slurry of ZL101 alloy is prepared by a combination technology of low superheat poudng and slightly electromagnetic stirring. The effects of pouring temperature on the slurry prepared by the technology are investigated. The results indicate that it is feasible to prepare the slurry with globular primary phases by low superheat pouring and slightly electromagnetic stirring, and that the pouring temperature has an important effect on the morphology and the size of primary α-Al in ZL101 alloy. By applying suitable slightly electromagnetic stirring combining with relatively increased pouring temperature, i.e., in a practical way to apply low superheat pouring technology, is capable of obtaining appropriate semi-solid slurry of ZL101 alloy with globular shape of primary phase. Compared with the samples made by low superheat pouring only without stirring, the samples prepared by applying both slightly electromagnetic stirring and low superheat pouring can enable to achieve the same grain size and morphology of the primary phase with that of pouring at 15-35℃ higher.     

导流器在AZ91D镁合金半固态组织形成中的作用

采用新型的自孕育法制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了导流器在半固态组织形成中的作用.结果表明,合金熔体加入孕育剂并经导流器浇注后,导流器吸收大量过热,使合金温度迅速降低至液相线附近;合金液在导流器表面流动时,导流器促进了熔体中非均质形核及游离晶粒的产生,使合金凝固时晶粒增殖.导流器表面凝固组织从上至下依次为树枝晶、细小树枝晶、等轴晶;倾斜角度影响合金流动方式及传热效果,角度过大和过小均不利于晶粒增殖,角度为45°时冷却效果和剪切作用最佳,此时合金有效形核数量最多,半固态浆料组织初生相细小且分布均匀.     

机械搅拌法制备半固态铝合金的研究

通过自行研制开发的新型半固态连续机械搅拌设备,制备了半固态铝合金浆料,研究了不同温度、搅拌速率、搅拌时间、冷却速率下半固态组织的变化规律.结果表明,制备浆料的温度越低,搅拌速率越大,搅拌时间越长,冷却速率越快,固相颗粒越细小、均匀、圆整.制备半固态Y112铝合金非枝晶组织的理想工艺参数:搅拌温度为570～575℃、搅拌时间为5 min、搅拌速度为600 r/min.     

Manufacture technique of semi-solid slurry of hypoeutectic Al-Si alloy by low superheat pouring and weak electromagnetic stirring

Semi-solid metal (SSM) process is a relatively new technology that offers distinct advantages over other near-net-shape casting processes, such as a more homogeneous microstructure, less porosity and segregation, and improved mechanical properties[1-3]. SSM can be divided into thixoforming and rheoforming, in which rheoforming is usually advantageous from the point of view of an energy and cost saving when compared with thixoforming, so rheoforming has been paid attention again by engineers i…