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。     

熔体处理工艺对A356.2合金半固态浆料组织的影响

利用自行研制的双向多级速电磁搅拌装置,研究了"熔体处理+双向电磁搅拌"半固态浆料复合制备技术的可行性.结果表明在电磁搅拌前进行适当的熔体处理,可较大地提高A356.2合金半固态浆料的制备效率;同时,如果没有其他工艺辅助,仅仅依靠常规细化剂和变质剂的物理化学作用来实现半固态浆料的制备,是十分困难的.最后采用正交试验法优化出A356.2合金的中间合金的最佳加入量(质量分数),加入Al-5Ti-B和Al-10Sr中间合金,使A356.2合金的Ti的含量为0.03%,Sr含量0.04%时为最好.     

冷却速率对A356铝合金半固态浆料凝固组织的影响

通过将半固态浆料浇注到不同冷却速率的模具中,研究冷却速率对半固态浆料凝固组织的影响。结果表明,铸件的凝固组织受冷却速率的影响较大,随着冷却速率的降低,晶粒的形状逐渐向近球形演化,同时伴随着晶粒尺寸的长大。综合考虑凝固组织中的晶粒尺寸和形状的变化规律,当冷却速率为0.40~0.31℃/s时,所得凝固组织最为理想。     

熔体混合处理对A356铝合金组织的影响

采用熔体混合技术处理A356铝合金,并通过再次重熔加热研究熔体混合处理细化效果的稳定性。利用光学显微镜观察合金组织,用Image Pro金相分析软件测定了初生α-Al相的平均直径。结果表明,熔体混合技术能较好地细化A356铝合金中的初生α-Al相,且A356铝合金的熔体混合处理在650℃下具有较好的一次重熔稳定性。     

高剪切熔体处理下半固态A357合金浆料的组织特征研究

以A357铝合金为试验材料,利用双螺旋流变制浆设备进行了半固态浆料的制备工艺研究。考察了高剪切熔体处理,也即高强度的搅拌剪切和高强度的紊流作用下,搅拌速度和搅拌时间对铝合金非枝晶组织的形成以及组织特征的影响。结果表明:随着搅拌速度的提高,坯料组织中初生α-Al晶粒尺寸减小,形状变得圆整均匀,但是固相体积分数逐渐减小,搅拌速度的增大对球晶的生长起到了抑制作用;熔体在双螺旋设备中的凝固主要经历了连续冷却以及等温剪切两个过程,搅拌时间越长,晶粒越圆整均匀,尺寸越大,但晶粒密度会急剧下降,总的固相分数不会发生明显变化。     

半固态A356合金浆料的新型制备技术

采用直管浇注法制备了半固态A356铝合金浆料,获得了金属半固态加工要求的细小、球状的“非枝晶”组织,并分析了浇注高度和浇注温度对组织形成过程的影响。实验结果表明：直管在该工艺中起到了增加形核的作用;合适的浇注高度和低温浇注有利于形核;随着浇注高度的提高,初生-αAl晶粒逐渐从蔷薇状向球状和颗粒状转变,晶粒形貌也逐渐变好;随着浇注温度的降低,初生-αAl晶粒向球状或颗粒状转变,分布均匀,圆整度好。在本实验条件下,最佳的浇注高度为430 mm;合适的浇注温度为630～615℃。所得浆料从中心到边缘经历了一个从球状向破碎蔷薇状、再向枝晶状组织转变的过程。     

含铒A356合金半固态浆料的制备

采用添加稀土元素铒(Er)变质处理和弱电磁搅拌制备了A356合金的半固态成形浆料。利用微观组织观察、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等手段,对制得试样的微观组织进行了研究,并对其形貌演变机理做了分析讨论。结果表明,微量(0.05%)Er元素添加到合金中,可使合金的初生α-Al晶粒从蔷薇花状变成细小的球状。在625℃时对含Er的合金液进行适当的弱电磁搅拌,可以进一步细化合金晶粒,制得半固态成形所需的浆料。     

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.     

工艺参数对半固态挤压铸造A356合金组织与性能的影响

在2000kN立式液压机上,将半固态A356铝合金挤压铸造成形。研究了不同的浇注温度与比压对铸件组织与力学性能的影响。结果表明,随着比压增大,铸件组织更为细小、致密、圆整,抗拉强度、屈服强度、伸长率也有较大幅度提高,但比压达到一定程度后,增加比压对铸件的组织及性能影响不明显。浇注温度过低、固相率过高导致充型困难,各部位容易出现凝固裂纹;浇注温度高时液相率过高,铸件为枝晶组织,两种情况下均不能得到力学性能较好的铸件。在582℃、48.7MPa挤压条件下能获得较好的组织与力学性能,抗拉强度、伸长率分别达到288MPa、14.6%。     

高密度脉冲电流对A356铝合金低温熔体凝固组织的影响

研究了高密度脉冲电流的A356铝合金低温熔体凝固组织的影响。实验中对680和630℃的低温熔体施加脉冲电流处理。对比试验和凝固曲线测试结果表明。低温熔体中施加脉冲电流有利于增大凝固过冷度，提高冷却速率。缩短凝固时间。细化凝固组织。同时，经脉冲电流处理后，随熔体的保温时间延长。凝固组织逐渐粗化。分析认为，低温熔体结构比凝固过程本身更能影响最终凝固组织。     

半固态A356合金的流变压铸充填性与组织分布

试验研究了压射比压和压射速度对半固态A356铝合金流变压铸充填性的影响。试验结果表明：压射比压和试片的壁厚对新型方法制备的半固态A356合金浆料的充填性影响较大，试片壁厚越大，压射比压越大，型腔越容易充满；为了保证充满型腔，对于10mm的试片，压射比压应≥15MPa，而对于5mm的试片，压射比压应≥20MPa。压射速度对半固态L356合金浆料充填性也具有较大的影响，较高的压射速度有利于半固态A356铝合金浆料的充填；为了保证充满型腔，对于10mm，的试片，压射速度应≥0．384m／s，而对于5mm的试片，压射速度应≥1．152m／s。流变压铸试片的组织分布很均匀，利于获得高质量的半固态A356合金压铸件.     

双超声场对A356半固态浆料凝固组织的影响

试验研究了双超声场中,施振温度和处理区域距离,对流经处理区的A356铝合金半固态浆料凝固组织的影响规律。结果表明,双超声场对凝固组织的细化、球化效果较好。浇注温度为630℃并施振所获得的金相组织晶粒最细小,球化最均匀。而随着施振温度升高,晶粒反而变得粗大。同时,由于超声波的衰减,当处理区域距离为5mm时,获得的组织最好。     

半固态A356铝合金流变浆料的制备技术研究

利用行波电磁搅拌和低过热度浇注复合制备工艺成功地制备了A356半固态流变浆料。研究了浇注温度、搅拌功率和搅拌时间对A356铝合金的半固态浆料的影响。研究表明,该工艺可制备出符合流变成形所需的A356铝合金半固态浆料,浇注温度在液相线附近,搅拌功率越大,搅拌时间大于6s制备的A356半固态流变浆料中的初生α-Al越圆整,尺寸越细小。最佳工艺参数:搅拌温度为630℃,搅拌功率为1.2kW,搅拌时间为6s。     

浇注温度和细化剂对半固态A356合金组织的影响

采用低温铸造和晶粒细化复合工艺制备A356合金半固态坯料,研究了浇注温度和细化剂(Al-5Ti-1B)添加量对半固态坯料组织的影响。结果表明,随着浇注温度从715℃降到635℃,α-Al晶粒形貌从树枝晶向蔷薇状形态再到等轴晶组织变化,浇注温度越低,晶粒越细小圆整。当浇注温度降到615℃时,晶粒开始出现粗化和不均匀。在相同温度下,随着晶粒细化剂添加量的增加,晶粒更加细小,但细化效果随着添加量的增加变得不明显。当浇注温度低于635℃时添加细化剂,晶粒尺寸和形貌无明显变化。低过热度浇注和晶粒细化复合工艺制备A356合金半固态坯料的最佳工艺条件是:浇注温度为635~655℃,细化剂添加量为0.1%~0.2%。     

自孕育半固态制浆技术的研究

分析了国内外制浆技术的现状及组织形成的理论,提出了一种新的半固态制浆技术——自孕育法,即采用与合金同成分的本体孕育并经过导流器进一步孕育的方法,并对AM60合金进行了浆料制备试验。通过控制合金熔体温度与局部过冷使之具有大量的晶核,再利用流动冲刷,获得具有非枝晶初生固相的固-液混合浆料。试验结果表明,经过自孕育处理,当温度为650℃、孕育剂加入量为熔体质量的11%时,制备的半固态浆料具有均匀、细小、非枝晶状的微观组织,晶粒平均尺寸仅为51μm。     

半固态A356合金的二次加热工艺研究

在二次加热过程中,为了使坯料中的温度均匀分布并获得细小的球化组织,必须准确控制加热电流、加热时间与坯料温度之间的关系。以A356合金为对象,采用中频电磁感应器进行了二次加热工艺的研究。结果表明,对于尺寸为45mm×70mm的棒状坯料,线圈尺寸取70mm×100mm,加热路线采用三段加热+保温,经过约10min的二次加热,坯料达到了预期的状态,可以满足后续成形的要求。     

螺杆结构和类型对半固态镁合金浆料质量的影响

研究了双螺杆结构对AZ91D半固态镁合金浆料组织的影响，并与单螺杆的制浆效果进行了比较。试验结果表明，2种高剪切速率的双螺杆制浆机均可获得固相率为15％～60％、晶粒平均直径为35～55μm的超细球团状组织。由于组合式双螺杆由输送、剪切、混合等结构元件组成，加强了剪切与混合元件捏合处熔体的均匀化和剪切效果，使得双螺杆组合式结构比单一螺距结构的混合效果更好，得到的半固态镁合金组织更细小、更圆整。单螺杆制浆机由于其剪切速率低，对物料的混合作用不强烈，制备的非枝晶组织呈条状或不规则块状分布，晶粒平均直径为60～80μm。