AZ91镁合金旋转喷吹除气理论分析及实验研究

通过分析旋转喷吹除气过程中氢在惰性气泡表面和金属熔体/空气界面的质量传输,建立适用于镁合金旋转喷吹除气的理论模型.通过计算,分析工艺参数对除气效率的影响.结果表明:随着旋转喷吹转速由230 r/min增大到330 r/min时,熔体中气泡总表面积由1.49×10-2m2增大到3.44×10-2m2,这增大了熔体中氢向气泡的单位时间扩散量,从而使除气效率随着转速的增加而增大.利用减压凝固方法对旋转喷吹除气的效果进行实验验证,实验结果与理论模型计算结果吻合较好.该模型可以用来指导镁合金熔体除气工艺的优化.     

铝合金熔体旋转喷吹除气净化设备的研制

针对铝合金熔体除气净化方面存在的问题,对铝合金熔体旋转喷吹除气净化设备进行研究。对设备主体的各个组成部分进行了分析与设计,尤其是对旋转喷吹组件的设计,提出了在转杆内部安装一条进气管道,降低管道内部温度,有效防止喷射熔剂因高温变软堵塞喷头。对设备气路系统,重点从气路系统的进气环节和调节环节进行设计,提出利用数字组合阀原理进行间断性改变进气流量的思路,可在一定旋转速度下,增加进气流量而不引起铝合金熔体翻腾。从硬件和软件方面对设备先进控制技术方案进行了研究。硬件方面利用西门子PLC对控制系统各组成环节控制原理与方法进行研究。软件方面采用西门子S7-200系列编程软件STEP7编写了设备控制软件。同时,充分考虑设备安全可靠性,设计了手动控制和自动控制两种模式,在自动控制模式下设计紧急停止,防止紧急情况下不良后果恶化。     

铝熔体旋转喷吹的除气效果及其对成分的影响

利用旋转喷吹装置对A356合金熔体进行净化处理,研究其除气效果以及净化过程中对合金元素烧损的影响.结果表明,旋转喷吹净化的除气效果优于传统的熔剂除气精炼;在净化过程中会造成Sr、Mg元素的烧损.     

铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程模拟

采用计算机模拟方法对铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程的温度场以及流场进行分析。结果表明,在转杆内部放置一个导气管,可以显著降低气体温度,从而可以有效地解决旋转喷头由于熔剂因高温变软而堵塞的问题;旋转速度和进气流量对铝合金熔体旋转喷吹除气净化效果具有重要影响,应该根据具体情况选择合适的工艺参数。熔池为方形结构时,气体主要从对角处出去,而远离对角处的体积分数却显著降低,甚至可能发生吸气。     

旋转喷头法铝液除气净化技术

有利于改善气泡浮游法除气条件的旋转喷头法铝液除气净化技术已日益成为主要的铝液净化方式;结合水模拟试验论述了它的优点,并分析了旋转喷头法除气时的气泡破碎机制。     

旋转喷吹水模拟镁合金熔体除气

在镁合金旋转喷吹除气模型基础上,利用水模拟确定气泡总表面积,研究转速、气体流量及喷头和坩埚直径比对除气效率的影响.结果表明,转速和气体流量对除气效率影响较大,通常条件下高气体流量和高转速除气效率较高;喷头和坩埚直径比例在1:3到1:5之间变化时除气效率变化不显著.     

旋转喷吹除气法的影响因素分析及其水模拟实验研究

通过水模拟实验研究了影响旋转喷吹除气法的诸因素.探讨了喷头旋转所引起的漩涡的形态及其对除气效果的不利影响,考察了阻流体的形状和位置对除气效果的影响.分析了喷孔尺寸、气流量、旋转头转速、熔池形状等参数对除气效率的影响.实验表明,喷头的结构和设计参数是影响不同的旋转喷吹设备净化效果的决定性因素,旋转喷头的设计应尽量增加其对气泡的附加紊流切应力和改善除气条件.     

旋转喷吹除气箱中气液两相流动行为的数值研究

利用欧拉模型和多参考坐标系法对旋转喷吹除气箱中的气液两相流场进行数值模拟,提出基于计算域的选取获取自由液面波动的建模方法,并考察了不同因素对除气箱内气液两相流动行为产生的影响.结果表明.提出的获取自由液面波动的建模方法是可行的.随气泡直径的减小、搅拌转速的增加,气体在除气箱中停留时间延长.与铝熔体接触面积增大,气体在除气箱中的分布得到改善,有利于铝熔体的净化.此外,采用圆柱形除气箱,气体大多聚集在转杆周围,且易发生打漩现象,这对铝熔体的除氢不利.     

铝合金旋转喷吹除气工艺的水模拟实验研究

基于CO2-NaOH体系来模拟实际的铝液净化工艺.首先利用初步正交水模拟试验法确定铝液旋转喷吹净化的最主要影响因素为气流量和旋转头转速;而后得到气流量、喷吹时间以及旋转头转速的二次回归方程,确定了旋转除气净化的最佳工艺参数为转速v=374r/min,气流量q=1.8L/min.     

旋转喷吹Ar精炼对镁合金性能的影响

主要从纯化和净化两方面出发,用Ar对镁合金熔体进行精炼处理.采用正交试验方法:选择旋转速度和通气量为旋转喷吹的影响因素.旋转速度为:120r/min、240r/min、360r/min;通气量为:2L/min、6L/min、10L/min.测试了合金力学性能,观察了合金的铸态组织结构,研究了在气体保护下旋转喷吹对合金力学性能、组织结构的影响.对拉伸断口观察表明:铸态试样断口为解理断裂,杂质含量明显减少,很大程度上提高了合金的综合力学性能.     

工艺参数和热处理对压铸AZ91D力学性能的影响

研究了工艺参数和热处理对压铸AZ91D合金力学性能的影响。试验结果表明，AZ91D合金在普通冷室压铸机条件下可以得到的力学性能为：σb=232MPa,δ5=3.1%,HBS为76，Ak=5.1J。热处理后的力学性能可达到：σb=243MPa,δ5=4.6%,HBS=65,Ak=19J。通过改善合金液品质和控制压铸工艺参数可以获得满足装饰性或功能性要求的镁合金压铸件，并可通过热处理改善其力学性能。     

氩气处理对AZ91镁合金高温力学性能的影响

研究了氩气处理对AZ91镁合金高温力学性能的影响。结果表明,经过氩气处理后,每100g熔体中的氢含量从未处理的14.8cm^3降低至7.3cm^3,除气率高达50.7%;在20、100、175、250、325和400℃对合金分别进行拉伸试验,发现除气对合金抗拉强度和屈服强度的影响随温度升高而逐渐减小,但对伸长率的影响正好相反。在温度低于250℃时除气,合金强度显著提高,伸长率变化不明显,除气对在高温(250~325℃)拉伸时强度影响不大,但明显提高了镁合金的伸长率,另外,应变硬化指数(n)值相差不大(分别为0.04和0.03)。     

钇和混合稀土对AZ91合金高温力学性能的影响

高温拉伸试验结果表明,压铸AZ91 1%Y及AZ91 1%MM合金的高温强度明显高于AZ91合金,且AZ91 1%Y优于AZ91 1%MM.添加Y及含Ce、La的混合稀土(MM),在压铸AZ91 1%Y合金中形成了块状的Al2Y,在AZ91 1%MM合金中形成了杆状的Al4(Ce,La)化合物,它们都具有较高的热稳定性以及较高的显微硬度,因此造成合金的强化.计算了AZ91 1%Y及AZ91 1%MM合金中位错挣脱Y原子和Ce原子束缚所需的临界应力σc,结果表明,同一温度下,AZ91 1%Y合金的σc大于AZ91 1%MM合金的,这也是 AZ91 1%Y具有比AZ91 1%MM更高强度的原因之一.     

电磁搅拌下半固态AZ91D镁合金的组织形成

利用电磁搅拌装置、合金熔体淬火方法和EBSD位相显微分析技术,在不同的搅拌功率下,研究了电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金微观组织的作用.结果表明,在电磁搅拌条件下凝固,AZ91D镁合金组织中的初生α-Mg得到明显细化,初生α-Mg转变为细小的蔷薇状或球状,EBSD检测表明这些球状初生α-Mg晶粒在空间上大多属于不同的晶粒;电磁搅拌功率是重要的制备参数,搅拌功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的蔷薇状初生α-Mg越少,而球状初生α-Mg越多,晶粒也越细小;在电磁搅拌条件下,AZ91D镁合金熔体的激烈流动导致了较为均匀的温度场和溶质场,也导致了更加剧烈的温度起伏,这些现象导致了半固态AZ91D镁合金组织的形成.     

新型镁合金GQMZ96研究

为了提高镁合金的力学性能和铸造性能 ,试验研究了典型镁合金ZM5的各组元对性能的影响 ,特别研究了添加金属银对性能的改善。在此基础上采用正交试验法优选出新型镁合金GQMZ96的成分和配比 ,该合金与国内外常用镁合金相比 ,具有较好的力学性能和铸造性能 ,发展前景广阔     

新型镁合金GQMZ96研究

为了提高镁合金的力学性能和铸造性能,试验研究了典型镁合金ZM5的各组元对性能的影响,特别研究了添加金属银对性能的改善。在此基础上采用正交试验法优选出新型镁合金GQMZ96的成分和配比,该合金与国内外常用镁合金相比,具有较好的力学性能和铸造性能,发展前景广阔。     

AZ91B镁合金TIG焊接头组织与性能

使用AZ61和AZ91焊丝TIG焊AZ91B镁合金均可获得组织致密、焊缝与母材结合良好的焊接接头。焊缝组织由分枝发达、呈雪化状的α枝晶以及晶间(α Mg17Al2)低熔点共晶体组成；熔合区组织由细小的α-Mg等轴晶和晶间共晶体组成；热影响区组织接近母材，由粗大的α-Mg树枝品和分布于其间的α Mg17Al2共晶体组成。由于焊接过程中镁的过热蒸发，导致焊缝相对含Al量升高，共晶体含量增多，从而使焊缝热裂纹倾向增大。使用ER AZ61焊接AZ91B合金更易获得抗热裂性能高、与母材成分和组织一致性好的接头；而且接头抗拉强度和伸长率也较高。     

Be对铸造Mg合金组织和力学性能的影响

研究了在Ｍｇ－９Ａｌ－０．５Ｚｎ－１ＲＥ合金中添加Ｂｅ后合金组织和力学性能的变化规律。Ｂｅ的加入对γ相有一一的变质作用，相的形状和分布随Ｂｅ含量的变化而变化。Ｂｅ的加入量少时，合金铁常温抗拉强度σｂ，σ０．２与伸长率δ都有所下降；当Ｂｅ的加入量增加到一定程度时，这些性能指标反而升高。继续加入是地，性能又会下降。高温拉伸性能的变化趋势与常温时相同，Ｂｅ的另入时对α－Ｍｇ基体的显微硬度影响不大。     

Ca和Sr对AZ91D合金组织的细化作用

研究了Ca ,Sr对AZ91D合金晶粒细化的影响。试验结果表明 ,往AZ91D合金中添加少量的Ca[w(Ca) <1.0 %] ,虽然可以起到细化晶粒、提高屈服强度的作用 ,但是由于Al2 Ca相在晶界的偏聚 ,使得合金的基体脆化 ,导致了合金的抗拉强度和伸长率均下降。往AZ91D合金中添加少量的Sr[w(Sr) <0 .2 %] ,晶粒尺寸基本不发生变化。往AZ91D合金中复合添加Ca ,Sr ,不仅可以减小AZ91D合金的晶粒尺寸 ,而且还可以提高Mg合金的综合力学性能。     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在该试验条件下,当电磁搅拌频率小于50Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整,分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利于获得较理想的半固态组织.