熔体温度处理工艺对A319合金组织和性能的影响

研究了熔体温度处理工艺对A319合金凝固组织的影响,通过对冷却速度和混合熔体停留时间的考察,发现不同的冷却速度对经过和不经过熔体温度处理的凝固组织初生枝晶尺寸作用不大,但对凝固组织中的晶间化合物相的析出有很大影响。研究结果表明,熔体温度处理工艺有利于抑制晶间化合物的析出,促进组织的均匀性,随着混合熔体停留时间的延长,试样的拉伸性能表现出由低到高,再由高到低的变化规律,从原子团族的角度分析了熔体温度处理工艺对凝固组织的作用机制。     

超声场下熔体温度对SnSb合金凝固组织的影响

研究了超声场下熔体温度对SnSb包晶合金凝固组织的影响，分析了其影响机制。结果表明，在超声场作用下，熔体温度对凝固组织的细化效果有显著的影响，对Sb质量分数为10.5％的SnSb包晶台金，在熔体温度为330℃时进行超声处理的细化效果最为显著。     

亚共晶Al-Si合金熔体温度处理工艺参数研究

研究了生产中广泛运用的亚共晶Al-Si合金在熔体温度处理中高低温熔体温度、混合后熔体冷却速度、停留时间等工艺参数对合金组织、性能的影响。发现熔体温度处理工艺对亚共晶Al-Si合金铸件凝固组织有比较好的细化效果，并可显著提高材料性能。     

强制均匀凝固组织精确控制技术

针对合金熔体,尤其是大体积合金熔体凝固组织存在的晶粒粗大、成分偏析、组织不均匀和目前传统电磁搅拌存在的趋肤效应问题,提出了实现大体积合金熔体凝固组织细化、均匀化的新思路和环缝式电磁搅拌制备新方法,并对其技术原理做了深入研究和分析：研究结果表明：与常规电磁搅拌技术相比,环缝式电磁搅拌技术可使合金熔体获得较大的剪切速率,有利于获得更加均匀的温度场和成分场,得到的合金熔体温度梯度小,温度场分布均匀,初生相组织细小、形貌圆整、分布均匀;环缝式电磁搅拌技术连铸过程中的温度梯度减小,温度场更为均匀,可流变铸造出表面质量好,初生相组织细小、分布均匀的半固态坯料。     

熔体处理温度对DZ125合金组织性能的影响

通过采用不同的熔体处理温度制备定向凝固DZ125合金,采用扫描电镜对不同熔体处理温度下的微观组织进行观察,研究了熔体处理温度对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:DZ125合金进行不同熔体温度处理后,合金的枝晶间距相当,枝晶形貌相近,熔体处理对合金的枝晶间距影响不明显;熔体处理能够改变合金中γ′相的组织形貌,随熔体处理温度的提高合金中γ′相的组织细化;熔体处理对合金980℃,235 MPa条件下的持久蠕变性能影响不大,三种熔体处理合金的持久寿命及应变速率基本相同;随熔体处理温度的提高,合金室温断裂强度和屈服强度均提高,但对塑性的影响不大。     

强化冷却搅拌制备A356铝合金半固态组织

针对现有搅拌轴与熔体换热不稳定,通过向搅拌轴内通入冷却水,自主设计了强化冷却搅拌装置,研究了装置的搅拌时间、搅拌速度和冷却条件对A356铝合金半固态微观组织的影响规律和熔体的凝固过程。实验结果表明:搅拌轴对熔体进行冷却和搅拌来提高熔体对流与换热,适当地提高搅拌转速,延长搅拌时间,微观组织逐渐由枝状晶转为球状晶,形貌变得越来越圆整;水冷却叠加搅拌促进了搅拌轴的散热,有利于熔体更快地降温,获得更大的过冷度,从而提高晶粒数量,改善晶粒形貌。     

变温搅拌制备AlSi7Mg合金半固态浆料的研究

采用变温机械搅拌方法制备Al Si7Mg合金半固态浆料,研究了冷却速度、剪切速率对浆料组织的影响,探讨了强制对流条件下半固态浆料中球状初生相的制备机理。结果表明:在强制对流机械搅拌、剪切速率40 s-1,冷却速度0.12~0.25℃/s以及剪切速率20~80 s-1、冷却速度0.12℃/s条件下制备出近球状组织的Al Si7Mg合金半固态浆料。增加剪切速率对浆料组织形貌影响不大,冷却速度是决定半固态浆料组织形貌的关键因素。强制对流下的合金熔体,在保证合金熔体温度场、溶质场均匀性和合适的冷却速度条件下,初生相就会以球状晶的特定生长方式生长,从而获得满足流变成形的半固态浆料组织。     

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

以Al-5Cu合金作为研究对象,建立了形核生长的数学模型。采用数值模拟与试验相结合的方法,分析了电磁搅拌、搅拌电流及搅拌频率对合金凝固组织的影响。结果表明,不施加电磁搅拌时,熔体温度梯度较大,获得的凝固组织粗大;施加电磁搅拌时,熔体温度梯度较小,获得的凝固组织均匀细小。在一定范围内,搅拌电流越大,形成的凝固组织越细小;搅拌频率越大,形成的凝固组织越粗大。     

熔体温度对真空差压铸造A357合金组织及性能的影响

研究了不同熔体温度对真空差压铸造分级加压凝固A357合金的相对致密度、微观组织及力学性能的影响。结果表明,熔体温度显著影响真空差压铸造分级加压凝固A357合金的补缩效果、微观组织及力学性能。在熔体温度为590℃时进行分级加压凝固A357合金可以获得高的相对致密度,此时有利于形成较强的补缩流碎断初生相使补缩通道畅通,提高致密度,碎断的初生树枝晶将作为新晶核,形成等轴晶,细化了组织,且获得了最佳的综合力学性能。     

熔体过热处理对AZ91D镁合金组织与性能的影响

采用自制的电阻炉研究熔体过热温度对AZ91D镁合金凝固组织和力学性能的影响规律。结果表明:AZ91D镁合金的铸态组织随着熔体过热温度的提高由树枝晶形态向等轴晶转变,晶粒尺寸逐渐减小,超过850℃后晶粒尺寸变化不大。AZ91D镁合金的抗拉强度、条件屈服强度和伸长率均随熔体过热温度的提高呈先增大后减小的变化趋势,力学性能在850℃时达到最大值。DSC分析表明,提高熔体温度使凝固开始点温度降低,凝固区间缩小,临界晶核半径减小,增加了熔体中的过冷度,提高了熔体中非均匀形核率,是镁合金晶粒细化的主要原因。熔体过热温度的提高导致共晶温度提高,使共晶相粗大。     

Effect of low temperature melt on solidification structure of A356 alloy with melt thermal treatment

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｓ ,ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌｏｎｔｈｅｆｉｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ[1～ 6] .Ｔｈｅｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ(ＭＴＴ)ｉｓｓｕｃｈａｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｏｌｉｄｉ ｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃ…     

Effect of high density pulse electric current on solidification structure of low temperature melt of A356 alloy

The effect of high density pulse electric current(HDPEC)on the solidification structure of the low temperature melt(LTM)of commercial A356 alloy was investigated.In th experiments.the HDPEC was discharged in the LTM(953K,903K and 873K),By the control experiments,the results showed that the solidification structure of the LTM of A356 alloy is refined apparently when the HDPEC is discharged in low temperature melt.However,the holding time of melt treated has an adverse effect on the soliification structure.The longer the holding time of the melt treated with HDPEC,the coarser the microstructure.With the same discharge voltage.the lower the temperature of LTM,the more obscure the refinement of solidification structure.Finally,the mechanism of microstructure refining by HDPEC was analyzed.     

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。     

电磁搅拌对GH3030高温合金铸态组织的影响

通过试验研究了电磁搅拌对高温合金GH3030铸坯的凝固组织及凝固过程中溶质分布的影响。GH3030合金的凝固微观组织为单相奥氏体,电磁搅拌可以打碎枝晶、促进形核,明显细化其晶粒,得到组织致密,晶粒细小的凝固组织。没有电磁搅拌的情况下,铸坯的宏观偏析和微观偏析都比较严重。通过施加电磁搅拌,熔体的流动使得熔体内的传热得到改善,凝固前沿温度梯度变小,同时促进溶质富集区液体与熔体其他部分的混合,从而减轻了Cr元素在铸坯中的宏观偏析和微观偏析,使Cr元素分布的更加均匀,铸坯质量得到提高。     

电磁搅拌对Al-Si合金流动性及凝固组织的影响

采用同心三螺旋线流动性测试装置,通过对比试验的方法,获得了不同浇注温度条件下未经电磁搅拌处理、经电磁搅拌处理及电磁搅拌后再保温处理的铝合金流动指数和凝固组织,进而探讨了电磁搅拌对合金熔体结构的影响。结果表明:与未经电磁搅拌处理相比,经电磁搅拌处理后合金熔体的流动指数明显提高,浇注温度722℃时,流动指数提高约2%,浇注温度670℃时,流动指数提高约13%,其本质原因在于电磁搅拌作用使熔体中微观不均匀的Si—Si原子集团尺寸和形状发生改变,进而使熔体温度场与浓度场更加均匀、形核率得到进一步提高,且电磁搅拌温度愈低,这种作用愈强烈;电磁搅拌后再保温处理的流动指数降低7%,且凝固组织比较粗大,说明合金熔体经保温处理后电磁搅拌作用会发生衰退乃至最终消失。     

Effect of ultrasonic stirring on temperature distribution and grain refinement in Al- 1.65%Si alloy melt

A series of experiments were conducted for Al-1.65%Si （mass fraction） alloy melt to study the formation of grain refining structure with ultrasonic stirring. The cooling curves of ingots with ultrasonic were measured and compared with those without ultrasonic. At the same time, the effect of the time of ultrasonic stirring on solidification structure of ingots was investigated. The influence of ultrasonic on the grain-refining efficiency of ingots was analyzed. In order to well understand the melts behavior under ultrasonic, by using ammonium chloride solution, the simulation experiment was carried out and the temperature distribution in ingot with or without ultrasonic was compared. The results indicate that the ultrasonic reduces the temperature inhomogeneity of melt, i.e. the ultrasonic helps to homogenize the melt temperature. The effect of stirring and heat generation in ingot start to occur with increasing the time of ultrasonic stirring.     

功率超声对纯铝凝固组织的影响

对1.5 kg的纯铝熔体进行了功率超声辅助凝固试验,研究了功率超声对不同纯度纯铝凝固组织的影响,并比较了机械搅拌与功率超声的细化效果。结果表明,功率超声可以有效细化w(Al)=99.7%工业纯铝以及w(Al)=99.992%高纯铝的凝固组织。功率超声与机械搅拌相比,所获得的凝固组织更均匀且不易产生铸造缺陷。基于结晶游离理论讨论了功率超声的细化机制。功率超声的空化作用促进了超声耦合头附近液面的异质形核,声流作用则促进了晶粒的游离和沉淀。此二者的综合效应是等轴晶区形成的主要原因。     

电磁搅拌作用下铝合金凝固组织的数值模拟

建立了有限元(Finite Element)和元胞自动机法(Cellular Automaton)相结合的宏微观耦合的CA-FE模型,实现了电磁搅拌作用下Al-5％Cu合金凝固组织的数值模拟.该模型利用ANSYS软件计算电磁力,利用有限差分法计算宏观流场和温度场.在微观计算中,采用基于高斯分布的连续形核模型,并采用KGT生长模型计算枝晶尖端生长速率.模拟和实验结果表明,施加电磁搅拌后,铝合金的温度场均匀,冷却速率加快,利于组织细化.     

电磁搅拌制备TiB_2颗粒增强7055铝基复合材料的研究

在电磁搅拌的条件下,通过盐-熔体原位反应生成了亚微米级TiB_2增强颗粒,并在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,获得TiB_2颗粒增强的7055基复合材料铸态组织.试验结果表明,电磁搅拌作用下,熔体的传热和传质速度增加,铝液与反应盐的接触面积也增大,TiB_2颗粒的生成量大大提高,并促进了颗粒在基体中的弥散分布,减少了颗粒的团聚;同时,在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,提高了基体材料的致密度,细化了基体晶粒尺寸.     

Sn-6Bi合金熔体结构转变对凝固组织的影响

通过研究Sn-6Bi合金熔体电阻率随温度的变化规律,发现在不同的温度区间合金发生了两种不同类型的液液结构转变,即高温阶段(890～1095℃)不可逆转变和低温阶段(645℃)的可逆液液结构转变。分析认为可逆的液液结构转变是由四面体结构的Sn-Sn共价键团簇的打破和重聚引起的,而不可逆液液结构转变是由(Bi)n原子集团、亚稳态的Sn原子团簇引起的。根据这一结果进行凝固试验,发现当熔体经历过温度诱导结构转变后会使凝固过冷度增大,凝固时间延长,凝固过程中释放的凝固潜热略微减少,凝固组织明显细化。