6082铝合金汽车法兰挤压铸造数值模拟及试验验证

对挤压铸造6082铝合金汽车法兰件进行了不同挤压铸造工艺参数的数值模拟,并预测了缩松缩孔缺陷产生的位置。结果表明:各参数下的汽车法兰件充型完整,保压过程中由于三个凸台对应的部位壁厚大,该处最后凝固;保压结束后,模具承压部位温度明显高于其他部位,温度分布表现出不均匀性,在实际压铸过程中应当注意防护以免模具损伤。缩孔缩松位置主要出现在三个凸台对应的厚壁位置,与温度场结果一致。成形试验获得了优良的铸件,表明数值模拟结果准确、可靠。

大壁厚差复杂形状铝合金飞轮壳挤压铸造数值模拟

利用ProCAST软件对大壁厚差复杂形状ZL104铝合金飞轮壳挤压铸造过程进行数值模拟。结果表明:充型过程稳定且可分为4个阶段:流道连通、水平区域填充、竖直方向填充和难充填区填充。凝固过程中存在6个凝固滞后的特征区域,特征区域的缩孔缩松缺陷明显。缺陷位置预测准确,对预测的缺陷体积进行极差分析,确定最佳工艺参数为浇注温度650℃、比压48 MPa、模具温度220℃、补压比压800 MPa、补压延时10 s(A侧)和12 s(B侧)。最大铸造应力出现在凝固速度快、曲率大的薄壁结构中。仿真结果得到了实际工艺验证。

融入科研最新研究成果 提升专业课程教学质量——以材料成型及控制工程专业课为例

教学和科研是高等学校的两项核心工作,如何有效处理好科研与教学的关系是高校发展的关键。科研发展对专业课程教学水平和授课质量的提升非常关键。材料成型及控制工程专业课程是材料科学与工程一级学科教学体系的重要组成部分,对培养材料成型及控制工程专业方面人才起着举足轻重的作用。该文中作者将围绕如何将科研成果深度融入材料成型及控制工程专业课程教学中提升教学质量开展讨论,提出相应措施,目的是实现教学与科研相长,为一流大学和一流学科的发展提供支撑。

7075铝合金半固态触变挤压件的显微组织和力学性能

通过触变挤压工艺对热挤压态7075铝合金深腔圆筒形零件进行成形,分析等温温度和保温时间对成形件显微组织和力学性能的影响。通过正交试验优化T6热处理工艺参数,研究T6热处理对成形件显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过触变挤压可以成功成形表面光滑的深腔圆筒形零件,成形温度和加热时间对成形件的金相组织有显著影响。T6热处理可以大大提高深腔圆筒形零件的力学性能,最优的T6热处理工艺参数为:465℃固溶16h,150℃时效16h。当半固态坯料在600℃加热10min后,成形的深腔圆筒形零件具有最佳的综合力学性能,其极限抗拉强度为573.57MPa,伸长率为13.44%,显微硬度为HV187.12。

新SIMA法制备AZ91D半固态坯

利用等径道角挤压试验、半固态等温处理试验、金相显微镜、SEM等试验方法和分析设备,对经过等径道角挤压的AZ91D镁合金在等温处理过程中的微观组织演变进行了研究。通过研究,提出了新SIMA制备AZ91D镁合金半固态坯方法。新SIMA法制备的半固态坯料的微观组织均匀,晶粒球化程度好,晶粒细小,平均晶粒尺寸在20～50μm之间。随着保温时间的延长,新SIMA法制备半固态坯料的微观组织有长大的现象,其可用Ostwald熟化理论描述。随着等温处理温度的升高,晶粒的尺寸先增加后减小,形状系数接近1。随着材料在ECAE中获得的等效应变的增加,半固态坯料的晶粒尺寸减小。

等径道角挤压预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中的微观组织演变(英文)

利用金相显微镜和图像分析设备对等径道角挤压预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中的微观组织演变进行研究。先利用等径道角挤压对AZ61镁合金铸坯在310℃进行应变诱导,然后将其在半固态进行不同时间的等温处理。研究结果表明:挤压道次、等温处理温度和变形路径影响预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中的微观组织演变过程。在将等温处理温度从530℃升高至560℃的过程中,合金的平均晶粒尺寸从22μm增大到35μm。当等温处理温度为575℃时,平均晶粒尺寸减小。当等径道角挤压的变形路径为BC时,预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中获得的微观组织晶粒尺寸最小。

新SIMA制备坯料触变挤压AZ61镁合金零件的组织与性能(英文)

新应变诱导熔化激活法被用来制备高质量的AZ61镁合金半固态坯料。利用光学显微镜和拉伸实验,研究触变挤压成形零件的微观组织与力学性能。结果表明:当施加的压力为784MPa,保压时间为90s,模具温度为450℃时,半固态坯料能够完全充填模具型腔。与半固态等温处理方法相比,新SIMA法制备的半固态坯料触变挤压成形零件的抗拉强度和伸长率分别为300.5MPa和22%;并且成形零件的微观组织晶粒细小、组织均匀。随着等温处理温度的升高和保温时间的延长,成形零件的抗拉强度和伸长率先增加后降低。当挤压道次从1增加至4时,成形零件的抗拉强度和伸长率明显增加。

铝合金挤压铸造技术研究进展

挤压铸造技术是在压力作用下完成金属液的充型、凝固结晶和补缩过程,利用高压实现细化晶粒尺寸、改善组织形貌和调控铸造缺陷,这是一种集铸造和锻造技术优势为一身的精密、近净、绿色成形技术。目前,铝合金是挤压铸造技术应用的主要材料之一。从铝合金挤压铸造过程中的传热传质理论、数值模拟技术、铝合金挤压铸造装备发展、铝合金挤压铸造工艺及铝合金挤压铸造发展方向展望5个方面,对国内外铝合金挤压铸造技术的发展现状进行了综合论述和分析,为铝合金挤压铸造技术的发展和进一步推广应用提供一定的参考。

等径道角挤压AZ91D镁合金的半固态组织演变

通过半固态重熔实验,并利用金相显微镜,对等径道角挤压AZ91D镁合金的半固态组织演变进行了研究。结果表明:等径道角挤压后二次加热等温处理是一种适于AZ91D镁合金的制坯方法,加热温度对坯料的组织有很大影响。当保温时间一定时,随着加热温度的升高,先是球化效果越来越好,后来发生晶粒合并长大现象,晶粒尺寸也会逐渐长大,当保温时间为15min,加热温度为560℃时,二次加热组织最好;当加热温度一定时,随着保温时间的延长,晶粒尺寸有长大的趋势,当加热温度为560℃,保温时间为15min时组织球化效果最好,晶粒最细小;当加热温度和保温时间一定时,随着挤压次数的增加,二次加热组织的晶粒尺寸减小。

等径道角挤压在AZ91D镁合金半固态加工中的应用

将等径道角挤压工艺(ECAE)应用为应变诱导-熔化激活(SIMA)中的应变诱导工序,并且利用半固态等温处理对ECAE挤压的材料实现熔化激活,提出新SIMA制备AZ91D镁合金半固态坯方法。研究结果表明,新SIMA法制备的AZ91D半固态坯的微观组织均匀、晶粒球化程度好、晶粒细小,平均晶粒尺寸在20μm左右。新SIMA法所制备的半固态坯料半固态触变模锻成形的托弹板的力学性能高,其抗拉强度达到293.5MPa,延伸率达到14.28%。

AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究

为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000kN,模具预热温度为450℃,坯料在545℃保温20min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.

工艺参数对AM50A镁合金双控成形件组织和性能的影响(英文)

利用四因素四水平正交实验研究工艺参数对双控成形AM50A镁合金构件的力学性能和微观组织的影响。双控成形的参数变化曲线表明,锻造过程是在压射过程完成35 ms后启动的。这表明双控成形过程既包含高速充填过程又具有高压密实过程。与压铸相比,双控成形构件既具有好的表面质量又具有高的力学性能。这主要是由于双控成形构件具有细小、均匀且具有很少(或者没有)铸造缺陷的微观组织所致。与浇注温度、模具温度和锻造压力相比,压铸速度对构件的屈服强度、抗拉强度和伸长率有更大的影响。但是与压射速度、模具温度和锻造压力相比,浇注温度对构件的硬度有更大的影响。除模具温度之外,675°C的浇注温度、2.7 m/s的压射速度和4000kN的锻造压力是获得最高的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度的工艺参数。而要获得最高的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度的模具温度匹配顺序为:205、195、195和225°C。在压铸件的拉伸断口表面能够发现明显的显微缩松和微裂纹。双控成形构件的拉伸断口表面存在大量的韧窝,没有铸造缺陷。这种韧窝形貌的断口对于提高构件的力学性能非常有利。

单道次等通道往复挤压变形7005铝合金的显微组织与力学性能

首次提出等通道往复挤压技术,用于7005铝合金以获得大塑性变形。研究单道次等通道往复挤压变形7005铝合金的显微组织和力学性能。结果表明,在等通道往复挤压中发生的大塑性变形导致变形材料由混晶组织组成。等通道往复挤压变形的7005铝合金呈现抗拉强度和伸长率的大幅提升。在经历完整的等通道往复挤压过程的区域,材料的力学性能比其他区域的力学性能高,这主要由于材料可获得更大的位错强化。屈服强度和抗拉强度随着挤压温度的升高呈现先增加后降低的趋势。当等通道往复挤压的7005铝合金经过T6热处理后,其屈服强度为359.2 MPa,抗拉强度为490 MPa,伸长率为17.7%。细晶强化、位错强化和析出相强化共同在提升热处理后材料力学性能方面起着重要作用。

A356.2铝合金轮毂局部增压铸造过程数值模拟

采用ProCAST软件模拟了A356.2铝合金汽车轮毂在局部增压铸造技术下的充型和凝固过程,探究了铸件的温度场、缺陷分布和应力场。结果表明:铸件基本符合顺序凝固,但是部分区域出现了热节;缩松、缩孔缺陷主要分布在轮辐与轮辋交界处、轮辐与中间毂交界处以及轮辋某些区域;合适的浇注温度、模具温度以及局部机械加压可以有效地减少缺陷;等效应力大小由热应力与机械应力共同决定。正交试验优化后的压铸参数为:浇注温度t_(pouring)710℃,上模温度t_(upper die)340℃,边模温度t_(side die)360℃,下模温度t_(lower die)400℃,风压0 MPa,机械压力1.4 MPa。在此条件下由试验获得的轮毂缺陷最少,力学性能最好。

工艺参数对挤压铸造成形AlSi7Mg铝合金构件组织与性能的影响

借助重力铸造和挤压铸造技术分别成形了AlSi7Mg铝合金模拟构件,利用拉伸试验机、金相显微镜和扫描电镜等手段研究了工艺参数对成形件组织与性能的影响规律。结果表明:与重力铸件相比,挤压铸造件的抗拉强度、伸长率和屈服强度分别提高了41%、562%和0.5%,挤压铸造件的平均晶粒尺寸随着浇注温度、模具温度和保压时间的增加呈现出先减小后增大的趋势。最佳挤压铸造工艺参数范围为浇注温度700~720℃、模具温度200~250℃、保压15~30 s,在该工艺条件下最好的综合力学性能为抗拉强度221 MPa、屈服强度121.5 MPa和伸长率7.6%。Si、Fe、Mn、Mg等元素在晶界处发生偏析,对挤压铸造成形件的力学性能会产生不利影响。

新SIMA法制备AZ80合金半固态坯料的组织与性能(英文)

借助新应变诱导熔化激活方法制备AZ80合金半固态坯料。在新应变诱导熔化激活方法中,首先利用等通道角挤压对铸态AZ80镁合金进行预变形,然后将预变形的AZ80镁合金进行半固态等温处理。结果表明:利用等通道角挤压能够使AZ80合金获得很好的应变诱导效果。这是由于等通道角挤压能够使AZ80合金微观组织细化,力学性能提高。新应变诱导熔化激活方法能够制备晶粒细小且球化程度高的半固态坯料。利用新应变诱导熔化激活方法制备的半固态坯料触变锻造的零件具有高的力学性能,其屈服强度达到216.9MPa,抗拉强度达到312.4MPa,伸长率达到26%。触变成形实验结果也证明,新应变诱导熔化激活方法是一种非常理想的AZ80半固态坯料制备方法。

等径角挤压对AZ91D镁合金力学性能的影响

通过等径角挤压试验,并借助Instron拉伸材料试验机、金相显微镜等手段,对等径角挤压工艺对AZ91D镁合金力学性能的影响进行了研究。结果表明:用等径角挤压工艺可大大细化其微观组织,提高其力学性能;组织从原始铸坯的晶粒平均尺寸300μm左右细化到50μm以下,最细的可达到4～10μm;强度σb从100MPa提高到240MPa以上,伸长率δ从1%提高到4%以上。挤压温度对力学性能也有一定影响,当挤压温度为300℃时,经过固熔处理的AZ91D镁合金试件的力学性能最好,σb=292.4MPa,δ=12.8%。加工路线也影响挤压后材料的力学性能,其中,路线B使材料的力学性能最好,路线C次之,路线A最低。

等径道角挤压对Mg-6Al合金性能的影响

为了优化铸态Mg-6Al合金等径道角挤压的工艺参数,通过等径道角挤压实验研究了工艺参数对其性能的影响.研究表明:等径道角挤压可大幅度提高Mg-6Al合金坯料的力学性能.当Mg-6Al合金挤压1道次至4道次后,其力学性能提高较大,微观组织明显细化.随挤压温度从260℃升高至300℃,被挤压坯料的力学性能先提高后降低.当挤压路径为路径B,挤压道次为4道次,挤压温度为300℃时,Mg-6Al合金的力学性能最高,其抗拉强度为308.2 MPa,延伸率达到30.6%.

Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形研究

通过新SIMA法制备Mg-Al-Zn合金半固态坯的触变挤压和触变模锻试验以及借助金相显微镜、拉伸试验机等分析手段对Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形进行了研究。研究结果表明,新SIMA法中的等径道角挤压能使Mg-Al-Zn合金获得良好的应变诱导效果,即铸坯微观组织被大大细化,平均晶粒尺寸达到20μm,材料力学性能大幅度提高;该坯料在560℃保温20min制备的半固态坯料的固相晶粒细小,球化程度高,组织均匀,平均晶粒尺寸为25μm。通过触变挤压和触变模锻试验证明,新SIMA法制备的Mg-Al-Zn合金半固态坯料所触变成形的零件的力学性能很高。其中触变挤压的卫星角框零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为213.1MPa、312.6MPa和15.2%。触变模锻的托弹板零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为218.6MPa、320.9MPa和14.8%。