钢-QTi3.5-3.5石墨半固态压力复合性能与固相率的关系

为了开发高温钢背轴瓦材料,采用半固态压力复合方法制备了钢-QTi3.5-3.5石墨复合板,研究了钢板与QTi3.5-3.5石墨半固态浆料的压力复合行为,得到了QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率与复合板界面力学性能之间的关系,确定了复合界面的组织结构。结果表明:在钢板预热温度为620℃、模具预热温度为530℃、压力为50MPa、施压时间为2min复合条件下,当QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率小于45.8%时,复合板界面剪切强度随固相率的增大而增大;当半固态浆料固相率大于45.8%时,界面剪切强度随固相率的增大而减小;当QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率等于45.8%时,可得到最大复合板界面剪切强度127MPa,与之对应的复合界面不存在复合缺陷,形成了由Fe-Cu互扩散区构成的冶金结合界面结构。

Al-4.5%Cu合金自由凝固过程固相率变化及枝晶间液相流动

本文设计了测试金属自由凝固过程的液淬装置和枝晶间液相流动性的实验装置,并在这些装置上,针对Al—4. 5％Cu合金,研究了温度(T)、冷却速度(V_c)、合金元素对凝固过程固相率(f_s)的影响以及枝晶间液相流动性与固相率的关系。

工艺参数对半固态铝合金熔体固相率和形状因子的影响

通过电磁搅拌制备半固态A356铝合金熔体,利用正交试验研究了工艺参数对半固态A356铝合金熔体固相率和形状因子的影响。结果表明,保温温度对固相率的影响最为显著,输出电压和搅拌频率的影响次之;输出电压对形状因子的影响最为显著,搅拌频率次之,保温温度的影响最弱。随着保温温度的增加,固相率降低;随着输出电压、搅拌频率的增大,形状因子越接近1,即晶粒形貌越接近球状。

半固态A356铝合金固相率和形状因子对充型能力的影响

制备了半固态A356铝合金熔体,在自主设计的阿基米德螺旋线试验模具中挤压成形,利用螺旋线试样研究了充型能力。通过控制制备工艺参数得到不同的固相率和形状因子,研究了不同的固相率和形状因子对流变充型能力的影响。结果表明,在相同的工艺参数条件下,固相率变化对半固态铝合金熔体流变充型能力的影响大于形状因子的变化影响。流变充型能力随着固相率的增加而显著减小,随着形状因子的减小而增大。

半固态锌合金的凝固传热与固相率

在半固态相变传热试验中,测量了锌合金在机械振动条件下的温度场分布,对不同时间的合金取样制作金相图,运用图像处理技术进行合金半固态固相率的计算。采用机械振动措施后,半固态合金内部的温度场趋于平缓。通过对金相图的图像处理,直接计算出固相率,探讨了半固态的固相率与温度场分布之间关系。并利用"高反差黑白化"图像处理技术计算固相率,与Scheil方程计算的结果相对比,两者的变化相符,在半固态温度区间内固相率增加速度随温度的降低而减小。

铍铝合金半固态压缩变形数值模拟

采用有限元分析软件Deform-3D对半固态铍铝合金进行数值模拟,获得变形量对样品不同位置固相率的影响。结果表明,随着变形量的增加,样品中的固相率增大,而大变形区的固相率增加最多,边缘处的固相率增加较少;变形后,中心区域的固相率最高,且随着应变量的增加,样品轴向上的固相率差值先增大后减小,径向上的固相率差值持续增大。

放射形相变蓄热器的释热特性实验与数值研究

针对太阳能热利用的时空不匹配问题,设计并制备一种放射形相变蓄热器,通过实验与数值模拟研究了蓄热器释热功率及相变材料固相率在释热过程中的响应特性,探讨了冷却工质流量、进水方式、翅片型式对释热性能的影响规律。研究结果表明:蓄热器的释热过程可划分为液态显热区间、潜热区间、固态显热区间3个阶段,潜热区间相变材料的潜热作用使得释热功率下降相对缓慢;冷却工质流量越大,释热功率下降速率越快,完全凝固时间越短;不同进水方式对换热效果影响不明显,但可改善蓄热器的换热均匀性;与平板翅片相比,放射形翅片各翅片单元间相变材料的导热更均匀,凝固时间缩短31%,提高了换热速率。

半固态镁合金微观组织定量分析的应用

为了更好地分析半固态镁合金的金相组织,应用VC++开发出半固态合金金相组织图片的定量分析系统,此系统能够有效分析半固态合金金相组织中的固相率、有效固相率、圆整度、颗粒尺寸及其等级等特征参数,并能对相连的固相颗粒进行有效识别。将此软件用于分析半固态镁合金试样的金相组织,对金相组织中固相颗粒的组分、形貌、大小等进行了描述,较好地评定了半固态合金金相组织的特征信息。经该定量分析系统测定的参数与目测结果基本一致。

半固态钢铁材料轧制产品的力学特性

将弹簧钢（６０Ｓｉ２Ｍｎ）和不锈钢（ＩＣｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）在半固态下 １道次轧制成形．对轧制产品进行拉伸实验，研究其在室温条件下的力学性能．并对拉伸变形过程中的塑性变形机理进行了分析 ．研究结果表明：不同的固相率对轧制产品的力学性能有明显的影响．在研究范围内随着固相率的提高．其力学性能亦提高：半固态轧制过程中所产生的液固相分离．导致半固态轧制产品组织分布差异，使轧制产品不同区域的力学性能不同：同时由于半固态轧制产品特有的球形固相颗粒，其拉伸时的塑性变形机理也有自身的特点．

半固态金属成形的本构关系

将半固态金属成形的本构关系的描述分为低固相率的流变模型和高固相率的应力应变率关系,阐述了其发展过程中具有代表性的材料本构关系,为深入研究半固态金属成形工艺提供了参考。

铜-石墨复合材料的半固态铸造研究

首次采用半固态加工方法对 QTi3.5 - 3.5石墨复合材料进行了研究 ,得到了半固态浆料固相率与铸锭中石墨颗粒分布之间的关系 ,确定了获得石墨颗粒均匀分布的 QTi3.5 - 3.5石墨复合材料的半固态加工技术条件。结果表明 ,随着半固态浆料固相率的增大 ,石墨颗粒的上浮偏聚程度逐渐减小 ,当采用固相率大于 40 %的半固态浆料进行铸造时 ,石墨颗粒的上浮偏聚现象得以消除 ,可获得石墨颗粒均匀分布的 QTi3.5 - 3.

半固态钢铁材料流变轧制的试验

利用自行设计的半固态钢铁材料直接轧制系统对弹簧钢（６０Ｓｉ２Ｍｎ）与奥氏体不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ）进行了半固态浆料直接轧制试验．结果表明：半固态浆料在轧制过程中，液固相会产生分离，导致液固相偏析，影响轧制产品的组织及性能；只有当固相率达到一定数值时，固相颗粒才会发生塑性变形；仅经过一道次轧制，但轧件的力学性能已相当高．同时发现，浆料与轧辊温差等因素将导致轧件产生表面裂纹；若轧件宽向上没有约束，一定会产生边裂．

60Si2Mn半固态浆料的制备和流变轧制的组织形貌

以弹簧钢(60Si2Mn)为研究对象,采用电磁搅拌的方式制备半固态浆料,研究了搅拌参数对半固态浆料组织形貌的影响;同时对半固态浆料进行了流变轧制,观察和分析了半固态浆料在轧制过程中的组织演变及轧制产品可能存在的组织缺陷。结果表明:在变温连续搅拌条件下,随着搅拌时间的延长,半固态浆料的固相率提高,初生固相颗粒的直径减小,组织更均匀;经过t道次的轧制,半固态浆料中的液相从固相颗粒间挤出,流向轧件的表面,大部分固相集中在轧件的中心,产生宏观偏析现象,提高固相率可减小偏析程度.此外,轧件中还可能出现缩孔、分层组织等缺陷.

半固态下1Cr18Ni9Ti钢轧制过程中的组织演变

对用电磁搅拌装置制备的半固态奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti钢进行了直接轧制成形试验。轧制前后微观组织的分析结果表明 :半固态 1Cr18Ni9Ti钢具有球形或近球形的初生固相颗粒 ,并大多呈聚集状态 ;轧制变形后 ,液固相发生分离 ,产生液相偏析 ;只有当固相率达到 5 0 %时 ,初生固相颗粒在轧制过程中才会发生塑性变形 。

电磁搅拌的半固态60Si2 Mn钢流变轧制的组织特征

为了研究半固态钢铁材料轧制成形工艺,采用60Si2Mn弹簧钢作为实验材料,对其进行1道次的半固态轧制变形,研究了半固态浆料轧制前、后的组织变化,明确了在轧制变形区中半固态浆料的组织变化特征.研究结果表明:经1道次半固态轧制变形后,半固态浆料的组织得到明显改善,同时半固态浆料中的液、固相产生分离,固相颗粒大多聚集在轧件的中间区域,液相主要流向轧件的边部而导致液相偏析,使轧制产品的边部和中部的组织分布不同;当固相率达到一定值时,固相颗粒才发生塑性变形,被压扁拉长.

半固态60Si2Mn直接轧制成形技术的研究

利用自行研制的高熔点半固态金属材料和轧制设备 ,对 60Si2Mn弹簧钢进行半固态直接轧制成形 ,并研究流变行为和规律 ,探索出适合于半固态钢铁材料直接轧制成形的生产工艺。研究结果表明 :固 -液两相的塑性变形行为是不同的 ,从而导致了轧制产品的心部和边部在组织及性能上的差异。在变形过程中 ,大多数的固相集中在试样的心部 ,而液相则流向轧件的边部。随着固相率的提高 ,固相颗粒发生塑性变形的程度亦提高。若半固态浆料中液相含量过少或变形速率过大、轧辊表面与轧件的温差过大 。

半固态60Si2Mn流变轧制的组织及性能

对弹簧钢（６０Ｓｉ２Ｍｎ）进行 １道次的半固态轧制变形，研究半固态浆料轧制前后的组织和性能、明确了在轧制变形区中半固态浆料的组织变化规律和轧后的力学性能特征，结果表明：仅经过１道次的半固态轧制变形，半固态浆料的组织就得到了明显的改善；在半固态浆料中，固相颗粒大多聚集在轧件的中间区域，液相主要流向轧件的边部，从而导致液相偏析，使轧制产品的边部和中部的组织和性能的不同；只有当固相率达到一定数值时．固相颗粒才会发生塑性变形。

低碳纯净钢连铸坯凝固前沿元素微观偏析模型的研究

建立了一个连铸坯凝固前沿的元素微观偏析模型,模型考虑了钢的包晶相变,以及凝固过程枝晶粗化的影响。首次对低碳（0.01%-0.09%C）纯净钢凝固前沿的元素偏析行为做了模拟研究。钢凝固过程P、S、C的偏析程度要高于Si、Mn,固相率大于0.9以后,C、S、P偏析度急剧上升。随着Mn含量的增加S元素的偏析度逐渐降低,当固相率大于0.8以后,S元素的偏析受到Mn的抑制,偏析程度开始降低。对0.01%~0.09%C的低碳纯净钢,凝固过程中钢液始终以δ相凝固,无δ-γ相变过程。

液固两相区本构方程的研究

根据液固两相区的微观结构推导了适于分析两相区变形的本构方程。此方程考虑了金属在凝固过程中的各种行为 (相变、温度场与应力场的耦合、固相率的变化等 ) ,并首次将固相率的影响引入本构方程。利用此方程对试样的变形过程进行了有限元模拟 。

Al-20%Sn轴瓦合金凝固偏析的研究

提出了消除Al 2 0 %Sn轴瓦合金宏观偏析的局部偏析思想 ,通过采用Al 2 0 %Sn半固态浆料进行常规铸造 ,实现了Sn的局部偏析 ,确定了Sn的偏析与半固态浆料固相率之间的关系 ,并且得到了消除Sn宏观偏析的技术条件。研究结果表明 ,随着Al 2 0 %Sn半固态浆料固相率增大 ,Sn的宏观偏析程度逐渐减小 ,并且当半固态浆料固相率大于 3 0 %时 。