喷射沉积连续挤压Al-20Si合金

采用喷射沉积连续挤压工艺制备Al-20Si合金棒料。结果表明不同的雾化颗粒因遗传熔体的不均匀性而出现成分差异,并对沉积坯内初晶硅分布有一定的影响,但是在挤压过程中这种分布不均现象会被消除。初晶硅在挤压过程中被破碎并随基体的流动而扩散;对不同挤压比制备的合金杆料进行微观组织观察,发现随着挤压比的增加,棒料内初晶硅更加细小弥散,尺寸均匀。合金室温抗拉强度也随着挤压比的增加而增加,挤压比为17时Al-20Si合金的抗拉强度达到195.6MPa。

喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的微观组织及磨损性能

喷射沉积连续挤压技术是由喷射成型和连续挤压复合而成的新技术。本试验采用自制的喷射沉积连续挤压设备,在多种过热度条件下完成了Al-20Si合金的喷射沉积连续挤压试验,获得了8mm的铝合金杆件制品,分别对其显微组织和摩擦磨损性能进行研究。结果表明：喷射沉积连续挤压工艺可有效抑制初生硅的形核和生长,制备的铝硅合金中初生硅的尺寸约3～8μm,较铸态组织有明显细化,使得其耐磨性能提升1～2倍;随过热度的增加,喷射沉积连续挤压铝硅合金中初生硅的尺寸不断减小且分布更加弥散,使得合金的耐磨性更加优良。

喷射沉积连续挤压制备Al-20Si的参数

通过对比不同气压、过热度、喷射距离、双盘转速下的沉积坯形貌和组织,确定喷射沉积连续挤压技术制备Al-20Si的工艺参数。结果表明,雾化喷嘴选用约束型可获得宽度为10~12 mm沉积坯。雾化气压0.3 MPa,过热度180~200℃时,沉积坯尺寸、弥散因子、初生硅球化较好。喷射距离为294 mm,转速超过1 100 r/min后,双盘转速对沉积坯质量影响不大。连续挤压后得到的制品致密度达到99.8%,力学性能大幅度提高,延伸率达到9%。

喷射沉积连续挤压用雾化器出口气体射流分析

利用气体动力学理论,针对喷射沉积连续挤压所要求的沉积体形状问题,对雾化器出口的气体射流进行了分析,研究了雾化器与形状控制辊轮之间的配合问题。并导出了计算公式,得出获得最佳形状控制效果的沉积体所需的参数。

喷射沉积连续挤压一步成形7075铝合金微观组织研究

采用喷射沉积连续挤压方法制备7075铝合金以消除元素偏析、组织粗大、第二相分布不均和缩孔、缩松等缺陷,并将其微观组织和元素分布情况与铸态合金进行比较。研究表明,喷射沉积连续挤压7075铝合金杂质元素含量低、组织细小、合金元素分布均匀。金相组织观察表明喷射沉积使沉积坯平均晶粒尺寸比铸态合金显著减小,并呈等轴晶形态。经过连续挤压后,基体致密度提高,第二相细化,沿挤压方向均匀分布。TEM组织观察表明,沉积坯在连续挤压过程中发生动态再结晶,平均再结晶晶粒尺寸为3~5μm。回归再时效处理后屈服强度和伸长率达到493 MPa和12.6%,分别超过AMS 4050H航空标准的9.6%和26%。EDS分析结果表明,喷射沉积连续挤压制备的7075合金主元素偏析得到很好抑制,杂质元素O、C的分布更加均匀,有利于合金综合性能提升。

2A12铝合金喷射沉积坯的形状控制及显微组织

通过运用自主研发的两种(双辊和四辊)流型控制器,在不同条件下制备了2A12铝合金喷射沉积坯,观察了沉积坯的形状及显微组织,获得最适合的工艺。结果表明:经四辊流型控制器控制沉积后,可得到宽度较窄(约20mm)、截面呈明显高斯分布的沉积坯,基本满足喷射沉积与连续挤压的几何尺寸匹配;且晶粒为球状,晶粒尺寸比自由喷射沉积时明显减小;采用四辊流型控制器控制沉积时,最适合的雾化气体压力为0.3 MPa。

约束喷射沉积过程中雾化气流场的模拟研究

采用双旋转盘流型控制器约束雾化射流,利用计算流体动力学Fluent软件模拟分析不同雾化气体压力下约束喷射沉积的流场特性,并进行了实验验证。结果表明:随着雾化气体压力的增加,反向气流速度增大,导流管出口温度降低,极易出现堵塞现象。当雾化气体压力为2.5×10~5Pa、熔体入口压力为2.0×10~4Pa时,作用于熔体上的压强最小,约为8.99×10~3Pa,金属熔体可顺利流出,沉积坯没有明显的氧化现象,雾化效果最好,且沉积坯的宽度与连续挤压机轮槽的宽度一致。

约束喷射Al-20Si合金沉积坯的形状及显微组织

针对喷射沉积区域与连续挤压机轮槽不匹配的问题,本文采用双盘流型控制器约束雾化射流,研究熔体温度和雾化气体压力对Al-20Si合金沉积坯形状及微观组织的影响。结果表明:在0.10~0.25 MPa的范围内,随雾化气体压力的增加,合金沉积坯变得越来越窄且高度不断增加。随雾化气体压力的增大,合金中初晶Si的等效直径先急剧减小,而后缓慢增加。在熔体温度为829℃,雾化气体压力为0.2 MPa时,获得的沉积坯的Si颗粒尺寸细小、分布均匀,且沉积坯宽度较小。研究结果可为喷射沉积连续挤压试验参数的优化提供参考。