半固态搅拌法制备B4Cp／AZ91复合材料热挤压态的组织与性能

用半固态搅拌法结合热挤压工艺制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的B4Cp／AZ91颗粒增强镁基复合材料。在经过热挤压后，材料密度为1．873g／cm^3，0-100℃线膨胀系数为19×10^-6K^-1，抗拉强度为282．8MPa。热挤压能显著提高复合材料的致密度，细化基体组织，改善颗粒分布状况，热挤压会对B4C颗粒造成损伤和形成小范围的团簇状聚集，由于挤压变形过程中的协调变形和基体合金的填充机制，不会对材料组织造成损伤，从断口形貌特征上可以确定颗粒与基体间形成了很强的界面结合。

半固态搅拌摩擦焊温度场分析及组织验证

为避免由材料流动不足而导致的焊接缺陷以及降低焊接过程中的作用力,提出了半固态搅拌摩擦焊.本文以2024-T3铝合金为研究对象,进行了焊接过程中温度及显微组织分析.温度的模拟及测量结果表明:当搅拌头的旋转速度为1 600r·min^(-1)、焊接速度为150mm/min时,稳态时焊核区的温度峰值达到了518℃,超过了焊材的固相线.空冷条件下常规搅拌摩擦焊与水冷条件下的半固态搅拌摩擦焊焊核区的显微组织对比结果表明,利用搅拌头摩擦产热的方法可使搅拌区呈现液态金属母液中均匀悬浮着近似球形晶粒的半固态组织.

二层对推式搅拌桨对B_4C_p/A356复合材料半固态搅拌流场影响的数值研究

为了优化传统半固态搅拌铸造设备,设计出二层对推式搅拌桨,对其半固态搅拌铸造B_4C_p/A356时的流场进行了Fluent模拟.对模拟结果进行轴向流域、径向流域以及铝液搅拌形态的验证试验,对实验所得的两个铝锭进行了宏观的对比分析.发现二层对推式搅拌桨更易使碳化硼颗粒带入铝液中,促进碳化硼颗粒在铝液中的均匀分散;二级交错式桨叶布置可减少无碳化硼颗粒掺入区域.

利用几何优化的搅拌设备改善半固态搅拌法制备的B_4C_p/A356复合材料的颗粒分布均匀性

本工作旨在验证几何优化的搅拌设备对半固态搅拌法制备的B_4C_p/A356复合材料颗粒分布均匀性的改善效果。通过建立几何参数优化后的搅拌设备模型,用FLUENT软件模拟和分析了半固态搅拌法(SSSM)制备的B_4C_p/A356的流场,并分别用普通搅拌设备和优化的搅拌设备制备出B_4C_p/A356铝锭,然后从宏观与微观的角度分析了B_4C颗粒的分散效果。模拟与分析结果表明:优化后的搅拌设备在半固态铝液(SSAL)中搅拌时,能够产生促进B_4C颗粒分散的三层非等速交汇涡流;桨叶倾斜角为60°的二层对推正交式搅拌桨增大了桨叶与半固态铝液的接触面积,且使下层铝液中的B_4C颗粒分布更为均匀。

半固态搅拌对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金显微组织的影响

首先采用差热分析确定了Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金的固相点和液相点,然后在610.5~642.5℃温度区间对其进行半固态搅拌,研究了半固态搅拌对其显微组织的影响,并与未经半固态搅拌制备相同成分镁合金的组织进行了对比。结果表明:半固态搅拌处理镁合金的铸态组织相对未半固态搅拌处理的而言,晶粒尺寸有所减小,且较圆整均匀,第二相的连续网状结构有向断网状转变的趋势。

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料半固态搅拌法制备工艺优化

采用半固态机械搅拌铸造法,制备了增强体平均粒径50 nm的Si C颗粒增强镁基复合材料(n-Si Cp/Mg9Al),分别对不同质量分数纳米颗粒、不同搅拌时间和不同搅拌温度时,复合材料的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,随着Si C含量的增加,合金基体组织先细化后又出现变粗的现象,适当延长搅拌时间能更有效地细化组织,在较低温度下搅拌可以更明显地细化复合材料的微观组织。合金抗拉强度随着Si C含量的增加先增加后降低,在Si C含量为1.5%时最好,为198 MPa。在含量为2%时又有所降低,但是高于不加Si C时。搅拌时间为15 min时,复合材料的屈服强度、抗拉强度较之基体分别提高了12.8%、22%,断后伸长率由基体合金的2%提升到4%。继续延长搅拌时间到30 min,材料的室温拉伸性能出现明显恶化。不同搅拌温度下Si Cp/Mg9Al纳米复合材料与铸态Mg9Al合金相比其室温拉伸性能有明显提高,搅拌温度为600℃的Si Cp/Mg9Al纳米复合材料的室温拉伸性能最好,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为106 MPa、155 MPa和4%。

搅拌参数对半固态搅拌工艺制备(ABO_w+SiC_p)/6061Al复合材料微观组织和力学性能的影响(英文)

采用不同半固态机械搅拌工艺(变化搅拌温度和搅拌时间),制备硼酸铝晶须(ABOw)和碳化硅颗粒(SiCp)混杂增强6061铝基复合材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸试验研究搅拌工艺参数对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:在可以搅拌的情况,增强体在复合材料中分布的均匀性和复合材料的力学性能随着搅拌温度的降低和搅拌时间的延长而得到提高。基于对复合材料微观组织的观察和力学性能的测试得到最佳的搅拌工艺参数为:搅拌温度640℃,搅拌时间30min。

半固态搅拌摩擦加工的实现与温度研究

提出一种半固态搅拌摩擦加工工艺,并通过热电偶测温试验证明了其可行性。以ZL101为研究对象的试验结果表明,大直径搅拌头、高搅拌头旋转速度与低加工速度的组合可使搅拌区金属材料的温度处于固相线与液相线之间;搅拌区后退侧的温度大于前进侧。在加工过程中,搅拌区金属半固态的温度峰值与停留时间随搅拌头的前进而增加。

焊接参数对半固态搅拌焊接Mg-9Al-1Zn镁合金的影响

研究焊接温度和转速对半固态搅拌焊接AZ91合金的影响。将Mg-25%Zn中间层夹在两块AZ91板材中间,然后将基体金属和中间层加热至半固态状态。在不同温度和转速下用钻头对焊缝进行搅拌。利用光学显微镜和扫描电子显微镜研究材料的显微组织、空洞形成和偏析。采用硬度分布图和冲剪实验对接头的焊接质量和均匀性进行排序。结果表明,当焊接温度为530°C,转速为1600 r/min时,可得到最低的空洞含量(2.1%)和最高的抗剪强度(188 MPa)。温度和转速过高或太低都使焊接质量和抗剪强度降低。因此,在中等温度和转速下,半固态搅拌焊接可以获得均匀的接头和与基体相近的力学性能。

B_4C_p/A356复合材料半固态搅拌铸造过程的三维数值模拟

基于流体动力学原理,采用SpaceClaim建立制备B_4C_p/A356复合材料单层桨及双层桨两种搅拌装置几何模型,研究了两种搅拌装置下坩埚内流场的特性以及复合材料的动态搅拌黏附情况。研究结果表明,相比于单层搅拌,采用双层错排的搅拌装置坩埚内的流场均匀性更好,能有效减少上层搅拌的"死角"区域。通过对比实验可以看出,同等转速条件下双层桨坩埚内的半固态组织均匀性更好,其形成的铸锭微观组织B4C颗粒的分散性能较好,模拟结果与实验数据进行对比,验证了模拟的可靠性。

半固态搅拌铸造SiC_p/6061铝基复合材料的组织与性能

采用半固态搅拌铸造方法制备了SiCp粒径为20～50μm的SiCp／6061铝基复合材料，研究了SiCp粒径对铝基复合材料显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明，随着SiCp粒径增大，SiCp在铝基复合材料内的分散均匀性提高，但铝基复合材料的抗拉强度和伸长率下降。铝基复合材料的断裂机制为SiCp与基体合金之间界面脱粘和SiCp断裂共同作用。复合材料的耐磨性随着SiCp粒径的增大而逐渐提高，其磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损共同作用，且随着SiCp粒径的增大，磨粒磨损作用起主导作用。

半固态搅拌制备颗粒增强铝基复合材料

采用半固态搅拌铸造法制备了SiCp含量为17%的SiCp/A357铝基复合材料,研究了搅拌温度、搅拌速度和搅拌时间对SiCp分布均匀性的影响并进行了优化。结果发现,与液态搅拌相比,在铝合金半固态温度区间搅拌有利于减少吸气和促进SiCp的均匀分布,但搅拌温度太低会使SiCp在搅拌过程中被较大的初生相推挤到边界处,导致SiCp分布不均匀;提高搅拌速度和延长搅拌时间可以提高SiCp分布均匀性,但搅拌时间过长,SiCp分布均匀性将变差。试验条件下优化后搅拌工艺参数:搅拌温度为610℃,搅拌速度为800r/min,搅拌时间为25min。制备的φ240mm×330mm、质量为41kg的大规格铝基复合材料铸锭组织中SiCp分布均匀。

本科教学实验—半固态成型实验的设计

介绍了材料成型与控制工程专业本科教学实验—半固态成型实验设计,包括流槽式半固态成型实验和机械搅拌式半固态成型实验。通过使用自主设计和研制的半固态成型装置,使学生在实验过程中了解半固态成型的特点,观察半固态铸件的凝固组织。本实验丰富了大连理工大学材料科学与工程学院材料成型与控制工程专业本科实验体系,也为国内其他高校本科实验教学中类似实验的开设提供了参考。

SiC_P/Al复合材料搅拌熔炼—液态模锻成型工艺研究

在众多SiCP/Al复合材料的制备方法中,搅拌溶炼法具有工艺简单、设备投入少、经济可行等特点,因而得到了广泛的研究。本研究采用的半固态搅拌熔炼—液态模锻成形SiCP/Al复合材料制备工艺,既具有搅拌法的优点,又能直接将复合材料熔液锻压成形为性能优良、形状复杂的铸件,是铝基复合材料在民用工业上应用的有效途径之一。

搅拌法制造SiCp/ZL104复合材料工艺及性能

本文对半固态搅拌法制造ＳｉＣｐ／ＺＬ１０４复合材料进行了工艺试验和性能试验。结果表明，搅拌温度的选择是最重要的因素，改进搅拌器的结构和颗粒的预处理有助于材料性能的提高。

电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金的组织与晶粒细化效果

采用电磁搅拌连续铸挤工艺成形Al-5Ti-1B合金线,利用等离子体发射光谱仪、光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜研究了Al-5Ti-1B合金线的组织与晶粒细化效果,并与Al-5Ti-1B合金锭进行了比较。结果表明,通过中间包电磁搅拌和连续铸挤成形过程中半固态剪切搅拌和剧塑性变形作用,可细化TiAl3相尺寸,改善TiB2粒子的分布状态,TiAl3相为细小块状,TiB2粒子弥散分布于α-Al基体中。Al-5Ti-1B合金线的晶粒细化能力增强,纯铝中添加0.2%的Al-5Ti-1B合金线静止5min,晶粒平均尺寸可细化至223μm,静止180min,晶粒平均尺寸为316μm。

搅拌工艺对SiCp/A356复合材料中SiC颗粒分布及性能的影响

采用不同的半固态搅拌工艺(变化搅拌速度和搅拌时间),制备了SiC颗粒增强A356复合材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机研究了搅拌工艺参数对复合材料中SiC颗粒的分布、孔隙率以及磨损量的影响。结果表明,在搅拌速度550 r/min、搅拌时间30 min下,制备的SiCp/A356复合材料SiC颗粒分布均匀,孔隙率相对较低,耐磨性好。

液态机械搅拌法制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料

对陶瓷颗粒进行预处理之后,在非真空感应炉中,利用预制件法、无旋涡机械搅拌法和半固态机械搅拌法制备了颗粒增强铝基复合材料.结果表明:3种方法都能成功地解决颗粒与基体金属之间润湿性差的难题.但是预制件法制备的复合材料的颗粒体积分数有限,无旋涡机械搅拌法的制备温度高,故这两种方法均不适合制备体积分数高（大于 20％）、颗粒尺寸小的复合材料而利用半固态机械搅拌法,能够将颗粒尺寸为3.5μm;体积分数为40％的SiC颗粒加入到金属Al中,但是当颗粒体积分数大于30％时,机械搅拌方式不能将颗粒均匀地分散在基体金属中.

SiC_p/AZ61镁基复合材料制备工艺的优化

采用半固态搅拌法制备了SiCp/AZ61镁基复合材料。利用正交试验法研究了SiC颗粒加入量、搅拌温度、搅拌时间等关键工艺参数对SiCp/AZ61镁基复合材料力学性能的影响。结果表明,SiC颗粒加入量对复合材料的力学性能有着显著的影响,其次是搅拌时间和搅拌温度。在试验条件下,SiCp/AZ61镁基复合材料的半固态搅拌工艺方案可优化为:SiC颗粒加入量为6%,搅拌温度为595℃,搅拌时间为5 min。断口分析显示,增强颗粒加入量为6%的SiCp镁基复合材料室温断口形貌呈脆性断裂特征。

SiC颗粒增强铝基复合材料的研究

研究讨论了用半固态搅拌铸造法制造SiCp／Al复合材料的制备工艺，并对所制得的复合材料进行了分析和性能测试。结果表明：用多层螺旋倾斜叶片搅拌棒对熔体适速搅拌，可增加SiCp的复合量，使SiCp与基体间浸润性良好，且分布较均匀。