陶瓷增强铝合金互渗相复合材料的半固态设计和成形

目的开发一种针对金属-陶瓷互渗相复合材料生产的高效方法,以提升该类材料在高温高负荷环境中的使用寿命和工作可靠性。方法采用数值扫描技术研究了半固态成形过程,以铝合金为金属成分、氧化铝开孔体为陶瓷成分,制备了复合材料。通过模拟2种腔体(开放式和封闭式)的金属陶瓷压铸成形过程模拟不同的模腔设计,详细分析了腔体内的压力水平及其分布情况,探讨了压铸温度、金属液相体积分数等参数对材料成形质量的影响。结果封闭模腔能够在成形过程中产生更加均匀的压力分布,有助于减少如气孔、未渗透区域等材料缺陷,并提高金属与陶瓷之间的互渗质量。与封闭模腔相比,开放模腔在控制材料均匀流动和确保渗透效果方面效果较差。结论采用封闭模腔的半固态成形工艺能显著提升金属-陶瓷互渗相复合材料的整体质量和性能,有效减少成形缺陷,为高性能金属-陶瓷复合材料的制备提供了一种有效路径。

铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为及本构模型的建立

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对铸态Mg-6Zn合金在变形温度500,520,540℃,应变速率0.1,1,5 s^(-1)下进行半固态压缩试验,得到了真应力-真应变曲线;基于真应力和真应变试验数据及Arrhenius模型,建立该合金的半固态压缩本构模型,并进行试验验证。结果表明:Mg-6Zn合金的半固态压缩变形过程主要分为类弹性变形、应变硬化变形和流变黏塑性变形3个阶段;峰值应力随变形温度的升高或应变速率的减小而降低。利用建立的本构模型计算得到的真应力与试验结果之间的相关性很好,相关系数为0.947,平均相对误差为5.57%,说明该本构模型能够较准确地预测铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为。

ECAP变形及半固态等温处理对Al-25%Si合金组织和性能的影响

对铸态Al-25%Si合金进行等通道转角挤压(ECAP),并结合半固态等温处理技术,研究了ECAP挤压及半固态等温处理工艺参数对合金微观组织和室温拉伸性能的影响。利用光学显微镜观察分析微观组织,拉伸试验机测试室温拉伸性能,以及扫描电子显微镜分析断口形貌。研究结果表明,ECAP变形能够有效地细化Al-25%Si合金中的初生硅相,其平均直径由铸态的117.9μm降至31.9μm,同时形状因子也由0.12提升至0.40。ECAP后的常温力学性能也得到明显提升,其抗拉强度也由铸态的96 MPa提升至200 MPa,伸长率由1.04%提升至3.25%。在半固态加热过程中,初生硅的形状因子随等温温度的提升和时间的延长呈先增后降的趋势。在590℃保温10min,其形状因子最高为0.62。

注射成形增强半固态AZ91D镁合金的组织及性能

为了研究半固态注射成形技术对AZ91D镁合金显微组织、力学性能以及腐蚀行为的影响,通过对半固态注射成形镁合金进行热处理及电化学腐蚀分析,研究了镁合金成形件在注射成形中与热处理后的组织及性能变化。结果表明,相对于压铸镁合金,半固态注射成形镁合金的组织均匀、力学性能优良、晶粒细小且平均晶粒尺寸为20~30μm,能获得质量良好的显微组织。镁合金的热处理对晶界第二相的数量和分布有较大影响,能作用于材料性能。经时效处理后,镁合金硬度从63.47 HV提高到74.05 HV,抗拉强度从125.56 MPa提高到150.91 MPa,抗拉强度提高了20.2%。在质量分数为3.5%的NaCl溶液的电化学腐蚀中,合金的自腐蚀电位为-959.56 mV,经固溶+时效处理后,自腐蚀电位先升高到-927.55 mV后下降至-988.94 mV,耐腐蚀性能先增高后降低。

乳酸菌半固态发酵对沙田柚果粉苦味及活性成分的影响

【目的】探究不同乳酸菌半固态发酵对沙田柚果粉苦味及活性成分的影响,建立沙田柚果粉的脱苦技术,制备富集黄酮和膳食纤维(DF)的低苦味沙田柚果粉,为沙田柚果粉在健康食品中的应用提供理论依据和技术支撑。【方法】分别对由沙田柚囊衣和果肉匀浆热风干制成的果粉及其中对应含量的主要黄酮糖苷(柚皮苷和melitidin)进行苦味评定,明确沙田柚果粉的苦味物质基础。分别采用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum GIM 1.1516,LP1.1516)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei GIM 1.411,LC1.411)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GIM 1.325,LR1.325)和嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus GIM 1.731,LA1.731)发酵沙田柚匀浆,动态监测发酵过程中匀浆的还原糖含量、pH和酸度变化;采用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)分析发酵过程中沙田柚匀浆柚皮苷和melitidin降解率的变化,结合对发酵后匀浆的苦味评定,明确沙田柚匀浆最佳发酵脱苦条件。对发酵后干制的沙田柚果粉进行苦味评定,并分别测定发酵前后果粉总酚、总黄酮、总DF(TDF)、可溶(SDF)及不溶性DF(IDF)的含量,并评价其氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)、铁离子还原能力(ferric reducing antioxidant power,FRAP)和ABTS自由基清除能力及持水力(water retention capacity,WRC)、持油力(oil adsorption capacity,OAC)和吸水膨胀力(water swelling capacity,WSC)。【结果】由沙田柚囊衣和果肉制备的果粉滋味较苦,苦味主要由其黄酮主组分柚皮苷和melitidin共同呈味引起。植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌在发酵沙田柚囊衣和果肉匀浆的前12 h,均可利用匀浆中还原糖并代谢产酸,但发酵12—24 h,只有鼠李糖乳杆菌可持续利用匀浆还原糖并代谢产酸;经鼠李糖乳杆菌发酵12 h沙田柚匀浆的柚皮苷和melitidin总降解率及感官脱苦率均最大,分别为41.1%和66.0%,此时干制成的果粉滋味由发酵前的较苦(苦度值5.64)降低至少许苦和稍苦之间(苦度值2.21),感官脱苦率可达60.8%。与发酵前相比,经鼠李糖乳杆菌发酵12 h后的沙田柚果粉总黄酮含量显著提高19.8%,IDF含量降低9.6%,SDF含量增加19.6%,但TDF含量无显著变化。此外,发酵后果粉的ORAC抗氧化活性提高24.1%,持水力和吸水膨胀力分别提高20.8%和32.0%。【结论】采用鼠李糖乳杆菌发酵沙田柚匀浆12 h可用于制备富集黄酮和DF的低苦味沙田柚果粉,该果粉可用于相关功能食品的开发。

金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征

半固态技术自20世纪70年代由麻省理工学院开发以来,因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石,它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获得优质的半固态组织,对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展,半固态浆料制备过程中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术,大大促进了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制,对各种非枝晶组织的形成机制进行了梳理,基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类,并对常见的几种技术的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构,但半固态形态复杂,传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微组织表征技术进行总结分析,为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。

集磁器内壁轮廓形状对磁脉冲辅助半固态钎焊接头连接质量的影响

针对磁脉冲辅助半固态钎焊工艺中使用等内径集磁器连接铜、铝管件时存在的界面氧化膜去除效果不均、扩散层深度差异较大等问题,通过数值模拟方法分析了集磁器内壁轮廓形状及其结构参数对界面冲击应力及钎料剪切流变速率的影响。为实现连接区域内界面冲击及轴向剪切流变沿轴向分布的均匀性,对集磁器形状结构参数进行了优化,并针对性地制造了相应的集磁器,在特定的工艺参数下进行了系列钎焊实验。结果表明,相较于常规等内径集磁器,优化后的集磁器能够更好地去除母材表面氧化膜,促进界面扩散反应并减少连接缺陷,扩散层厚度增加且分布更为均匀,接头性能得到有效提升。

基于匀加速料筒孕育半固态压铸制备薄壁复杂空腔手模的研究与实践

随着全球节能减排、碳达峰、碳中和的发展需求,各行业零部件轻量化、绿色化成为必然发展之路。生产医疗用橡胶、丁腈手套所需要的手模一直以来都采用陶瓷型,虽能满足功能性要求,但其存在能耗大、易破损、无回收等缺点。改用易回收的金属材料成为研究热点,铝合金以其质轻成为研究首选。由于手模部件具有薄壁、内腔复杂等特点,并需要与挤压成型部件进行焊接,采用铝型材冲压制备成本高,普通压铸存在复杂内腔难以成形和铸件不能焊接等难题。本研究基于自主开发的匀加速料筒孕育半固态压铸技术,通过数值模拟分析优化压铸工艺,采用优选的树脂砂芯,成功制备出铝合金复杂空腔手模压铸件。开发出的产品满足了项目要求,也为复杂空腔压铸件研发提供了很好的技术实例和参考。

半固态高熵合金研究进展

虽然高熵合金在诸多方面表现出很大的应用潜力,但是由于其原材料普遍昂贵且制备加工成本高,该类新型合金的开发和应用大大受到限制。半固态成形是一种在固-液两相区直接成形的技术,可以实现金属材料的短流程和近终成形,大大降低了合金产品的制备成本,同时又能保持其优异的性能,在推动高熵合金应用方面具有现实意义。本文主要综述了近年来通过半固态成形技术制备半固态高熵合金的最新研究成果,总结了不同的半固态成形工艺及半固态坯料的制备方法,着重对比分析了不同半固态处理条件下,处理温度和处理时间对制备的半固态高熵合金微观组织结构和力学性能的影响规律,其中包括半固态高熵合金的凝固温度、相组成、组织演变、半固态球形组织的粗化动力学以及维氏硬度和屈服强度的变化等问题,综述了半固态高熵合金的高温塑性变形行为,对比了不同半固态合金的高温氧化行为。最后,对半固态高熵合金的研究进展进行了总结,并对其目前亟待解决的问题及未来发展方向进行了展望。

半固态A356-0.4%Gd合金制备过程的电磁场模拟与试验研究

通过数值模拟研究了半固态A356-0.4%Gd合金熔体中磁感应强度和电磁力的分布,并分析了电流强度和电流频率对其的影响。模拟结果表明:磁感应强度及电磁力由熔体中心沿半径方向逐渐增大,呈“中间小,边缘大”分布,且增大电流强度及频率能明显增大合金熔体边缘区域的磁感应强度及电磁力,合金熔体整体得到充分搅拌的关键在于其边缘区域的电磁力。基于数值模拟结果,结合试验,进一步探明电流强度及频率对合金铸坯中心与边缘区域处初生α相的影响。试验结果表明:在电磁场作用下,铸坯边缘位置的初生相形貌与尺寸皆优于中心位置;当合金熔体于650℃浇注,在搅拌电流5 A、频率30 Hz下搅拌15 s,590℃下保温10 min后,其合金初生相在整体上较为均匀,且形貌最佳。

等温处理对Mg-7Zn-x La镁合金半固态组织的影响

采用等温热处理法制备Mg-7Zn-xLa(x=0,0.1,0.3,0.5,wt.%)合金的半固态坯料。探索La元素及其含量对Mg-7Zn-xLa合金半固态组织的影响,分析La元素对固相颗粒粗化常数值的影响。结果表明:在相同的等温热处理工艺下,随La元素含量的增加,固相颗粒的平均尺寸和形状因子先减小后增加。当合金中La元素含量为0.3 wt.%时,对半固态组织的优化效果最佳。同时,添加La元素可以有效降低固相颗粒的粗化常数值,抑制固相颗粒的粗化。此外,通过分析二次凝固组织发现:随初生固相颗粒的部分熔化,液相中的Mg含量增加,导致次生α_(2)-Mg的数量和晶粒尺寸均明显增加。

铝合金半固态成形技术发展现状

铝合金半固态成形技术是一种新型的金属成形技术,广泛应用于航空、汽车、船舶、电子、建筑和机械等领域。本文首先介绍了铝合金半固态成形技术的概念、分类和特点;其次,分别从成形方法、成形工艺、设备和模具等方面对其发展现状进行了阐述;最后,对其未来发展进行了展望。

稀土Ce对半固态挤压铸造AlSi10Cu3Fe合金组织及性能影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子万能试验机、显微硬度计及导电仪等手段分析了稀土Ce元素对半固态挤压铸造AlSi10Cu3Fe合金组织及性能演变的影响。研究结果表明:稀土Ce元素对半固态挤压铸造合金组织具有很好地细化作用,稀土添加量为0.5%时半固态合金组织细化效果最好,初生α-Al相呈现出等轴晶或球状晶形态,排列有序且分布非常均匀,合金的平均晶粒尺寸和晶粒形状因子分别为48μm与0.75,与不含稀土Ce的合金相比晶粒尺寸降低了51.51%,形状因子提高了53.06%。与此同时,半固态合金的力学性能也达到峰值,其抗拉强度、伸长率及显微硬度分别为231.98 MPa、7.8%和HV100.15,与不含稀土的合金相比,分别提高了37.81%、59.18%和25.38%。不含稀土Ce及稀土Ce含量为0.5%的合金导电率分别为38.56%IACS和43.27%IACS,稀土Ce的添加也有助于合金导电性能的提高。

含铈半固态ZL105合金组织及耐腐蚀性能研究

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度测试、盐溶液浸泡腐蚀及电化学工作站等分析测试方法研究了不同稀土铈添加量对半固态ZL105合金微观组织形貌及耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:随着稀土铈含量的不断提高,ZL105合金组织内的初生α-Al相的尺寸逐渐缩小;当铈的含量为0.6%时,合金中初生α-Al相晶粒尺寸为65.77μm,晶粒平均形状因子为0.74,与不添加稀土铈的ZL105合金相比α-Al相晶粒尺寸(115.37μm)降低了42.99%,晶粒平均形状因子(0.42)提高了76.19%。与不含稀土铈的ZL105合金相比,添加了0.6%稀土铈的合金维氏硬度提高了31.64%。稀土铈的添加也大幅提高了合金的耐腐蚀性能,铈的含量为0.6%时合金的失重腐蚀速率为10.85 mg·cm^(-2)·d^(-1),相比于不含稀土铈的合金降低了50.93%,合金的腐蚀电位有所增大并且腐蚀电流密度有所减小。通过腐蚀表面形貌观察可知添加稀土铈的合金的腐蚀凹坑及腐蚀裂纹明显减少,腐蚀表面逐渐变得平整且光滑,腐蚀形貌得到了极好的改善。

铝合金左悬置支臂半固态压铸技术研究

研究了铝合金左悬置支臂半固态压铸技术,对铸件结构设计、半固态压铸工艺及台架试验等进行分析,对样件产品质量进行检测。半固态压铸左悬置支臂样件通过台架试验,与重力铸造产品相比,减重10%以上。

半固态等温热处理复合挤压对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织及硬度影响

半固态等温热处理复合挤压是通过改善镁合金组织结构强化其力学性能的一种重要工艺方法。本文研究不同保温温度和保温时间对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织晶粒尺寸、形貌和液相分数变化的影响,分析铸态直接挤压﹑半固态挤压和半固态处理水淬后挤压3种状态下镁合金的微观组织及硬度。结果表明,经过半固态热处理后的镁合金中的α-Mg相晶粒变得细小、圆整,分布也较为均匀,同时复合挤压工艺改善了硬度在垂直挤压和挤压方向上的不均匀性。

半固态成形技术在铝合金汽车零部件制造中的应用研究

半固态成形是一种先进的金属成形技术和工艺,在铝合金汽车零部件制造领域具有广阔的应用前景。首先,综述半固态成形技术的基本原理、技术特点及与传统铸造工艺的比较,分析了半固态成形技术在节能、提高生产效率、提高零部件性能等方面的优势。其次,重点探讨半固态成形技术在轮毂、转向节和控制臂等汽车关键零部件制造中的应用实例,阐述该技术的工艺参数优化与质量控制措施。最后,展望半固态成形技术在铝合金汽车零部件制造领域的发展趋势与挑战。

半固态等温热处理对Zr基非晶复合材料塑性变形机制的影响

通过添加不同体积分数的Nb,本工作设计了一系列Zr基非晶复合材料,主要研究了Nb含量对铸态、半固态非晶复合材料的微观组织及塑性性能的影响。结果表明:非晶复合材料塑性应变量随晶体相(β-Zr相)体积分数增加而呈现S型增强规律。半固态等温处理后的非晶复合材料塑性提升,但其塑性增长率随Nb含量增加而减小。当D C(当量直径)/X(平均自由程间距)≥0.65时,β-Zr相体积分数出现最小临界阈值35%,此时材料塑性开始迅速提升;D C/X≥1.5时,β-Zr相体积分数超过54%后,材料塑性保持稳定,进一步说明非晶复合材料塑性与β-Zr相体积分数有关。

半固态连续成形Al-Fe合金的工艺参数优化及组织性能分析

针对Al-Fe合金半固态连续成形工艺中挤压轮转速、挤压温度、Fe元素质量分数等参数进行优化。结果表明:当挤压轮转速为10 r·min-1、挤压温度为690℃、合金中Fe元素质量分数为1.00%时,可获得较好的Al-Fe合金线材质量。采用扫描电镜(SEM)、扫描电镜能谱分析(EDS)及透射电镜(TEM)对半固态连续成形最优工艺条件下制备的Al-Fe合金进行微观组织分析,确定了第二相成分,并分析了半固态连续成形工艺对含铁相的细化作用。经拉伸力学性能测试,Al-Fe合金线材屈服强度为85 MPa、抗拉强度为142 MPa、延伸率为35%;SEM测试表明拉伸断口形貌为韧性断裂。

危废协同处置生产线半固态危废投加位置技改的体会

介绍了SMP水泥窑协同处置危废工艺系统,其中半固态危废投加位置由分解炉中部经过技改后,采用阶梯预热炉的原理利用公司现有的三次风管入口新增阶梯状结构,通过每个阶梯增加空气炉的空间,增加了半固态危废投入分解炉前的预燃时间。技改后,在保证窑系统稳定运行的同时,半固态危废投加量由1.0 t/h提高到3.0 t/h,窑尾用煤量降低了1.5 t/h以上,在协同处置危废的同时降低了窑系统耗煤量,年节约标煤5970 t。