AZ91D镁合金近液相线铸造研究

采用近液相线铸造的方法浇铸了镁合金 ＡＺ９１Ｄ，并与液相铸造的组织进行了对比。通过不同铸模浇铸考察厂冷却速率对组织的影响，研究了近液相线铸造时的静置时间对铸造组织的影响。实验结果表明，液相（６００℃）铸造组织与常规铸造组织接近，高冷却速率促进了枝晶化：近液相线铸造方法有利于组织的细化和球化，但下如铝合金旋著：增加冷却速率有利于组织的细化，也促进了球化的趋势，并对近液相线组织的演变机理进行了初步探讨。

AZ91D镁合金近液相线铸造半固态坯料的部分重熔

对近液相线铸造AZ91D镁合金半固态坯料进行部分重熔,通过改变部分重熔时的加热温度和保温时间来研究其微观组织的演化规律.结果表明,适当控制加热温度和时间,坯料部分重熔时可获良好的触变结构,且坯料铸造时的高冷却速率因促进了坯料组织细化和蔷薇化而在部分重熔时加快固相颗粒球化进程并使球化效果改善;坯料在近液相线温度静置30 min用水冷铁模浇注时,在 575-580℃,保温15-30min可获得较理想的重熔结构;而用石墨模浇注时,则为580℃保温15-30 min.研究还表明,重熔组织演化过程分球化预备、固相颗粒细化和球化及固相颗粒长大3个阶段.该进程是溶质和空位扩散以及相界面张力共同作用的结果.其中,前者在初期、后者在中后期起支配作用.

近液相线铸造法制备稀土铝合金半固态浆料的研究

采用近液相线铸造法制备含稀土La的ADC12铝合金半固态浆料,研究了稀土La含量、保温时间以及保温温度对ADC12铝合金半固态组织的影响。结果表明:ADC12铝合金通过加入稀土La并在液相线附近进行保温处理,能有效地细化枝晶,促进近球状颗粒的形成。加入质量分数为0.6%的La并在585℃保温15 min制备的ADC12铝合金半固态组织细小、均匀,初生α-Al颗粒呈近球状,共晶Si呈细小颗粒状。

原位反应近液相线铸造TiC_p/7075铝基复合材料的制备

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察合金中的原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用平均截线法测量晶粒尺寸,研究原位颗粒对近液相线铸造7075铝合金铸态组织形成机制的影响。结果发现,原位TiC颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于0.3～0.9μm范围内,形貌呈多边形。随着原位TiC颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,当原位TiC颗粒的体积分数达到2.5%时,复合材料的平均晶粒尺寸为35.6μm。

浇注扰动对近液相线铸造半固态AlSi9Mg合金的影响

通过设计正交试验,结合金相分析获得了试验条件下近液相线铸造法制备半固态AlSi9Mg合金的合理工艺参数匹配,即浇注温度605℃、浇注高度3 h型、保温时间35 min、冷却强度适中(水冷)时获得的非枝晶组织更加细小、圆整且分布均匀;从晶粒形核、长大的热力学和动力学角度,综合分析了浇注扰动对近球形或球形非枝晶组织形成的影响机制。结果表明,浇注扰动不仅可大大提高形核率,且利于晶粒直接球化长大和等轴枝晶形成后的球化生长;提高晶粒球形长大的稳定性并将长大后的球晶保留下来或增强枝晶形成后的球化生长趋向是获得理想非枝晶组织的关键。

原位Al_2O_3颗粒对近液相线铸造铝合金组织的影响

采用原位反应近液相线铸造法制备了Al2O3/Al-Cu复合材料,对其进行显微组织观察、XRD物相分析、TEM分析及自由能变化和绝热温度计算等。结果表明:加入的Al2O3颗粒对复合材料有细化和均匀化组织的作用,当颗粒含量达到5.3wt%时,得到均匀细小的蔷薇状组织;反应生成的Al2O3颗粒呈多边形且直径<1μm。

近液相线铸造法半固态成形工艺的现状及发展前景

阐述近液相线铸造法的制浆和组织演变机理,并与其他半固态成形方法进行了比较,综合评述了各种参数对近液相线工艺的影响。从有色金属、高熔点合金钢方面介绍近液相线法的研究现状、最新研究成果及其存在的问题。展望近液相线法成形工艺的发展前景。

6061合金近液相线铸造微观组织的多尺度模拟

建立了描述近液相线半连续铸造过程的温度场模型和微观组织演变模型,通过固相率变化将介观尺度上的Cellu-lar Automaton(CA)计算和宏观尺度上的有限差分耦合起来,实现合金凝固组织演变的多尺度模拟。通过模拟和试验研究了6061合金在不同浇注温度和铸造速度下初生相的演变。结果表明,浇注温度对初生相形貌的影响最大,当浇注温度在液相线附近并且保温一段时间,初生相为理想的近球状组织;6061合金的最佳工艺条件是浇注温度为940K、铸造速度为0.02mm/s、冷却水强度为0.05m3/min,与试验吻合。

原位Al_2O_3颗粒对近液相线铸造Al-Cu合金二次加热组织的影响

采用原位反应近液相线铸造方法制备Al2O3p/Al-Cu基复合材料,对其进行二次加热,研究晶粒的形貌演变和长大规律。用光学显微镜观察组织、I mage Tool软件测量平均晶粒尺寸、I mage pro plus软件测量合金液相率,并与理论计算数值比较。结果表明,在590℃保温10、20、40、60 min后,Al2O3p/Al-Cu基复合材料的平均晶粒尺寸比不含Al2O3颗粒的基体合金减少15～25μm,液相率依次为11.6%、13.2%、15.3%、20.9%,较基体合金的液相率小且增长速度慢。说明Al2O3在合金的二次加热过程中对晶粒长大行为具有明显的抑制作用,从而为优化半固态组织提供了一种新思路。

Al-Cu-Mg-Ti合金固液混合近液相线铸造及凝固组织

通过向Al-Cu-Mg合金液中加入经过预处理的快速凝固Al-7%Ti粉进行固液混合近液相线铸造,制备了不同Ti含量的Al-Cu-Mg-Ti合金。采用扫描电镜分析了合金的铸态晶粒组织和Al3Ti相的形态、尺寸与分布,研究了Al-7%Ti粉预处理工艺对Al-Cu-Mg-Ti合金铸态显微组织的影响,提出了优化的Al-7%Ti合金粉预处理工艺和加入量。结果表明,固液混合近液相线铸造Al-Cu-Mg-Ti合金的晶粒组织明显细化;合金中的Al3Ti相颗粒基本保持在2～10μm,与Al-7%Ti粉中的Al3Ti相颗粒尺寸相当,且弥散均匀分布在铸态组织中。当钛含量超过1.5%时,即当Al-7%Ti合金粉的加入量超过21.4%时,对合金晶粒组织的细化作用降低,且粗大的针状Al3Ti相明显增多。

近液相线铸造6063铝合金二次加热组织

研究了近液相线铸造6063合金锭坯在半固态二次加热过程中的组织变化。结果表明,在固液两相区内,随着加热温度的升高,α相的生长和球化速度变快。本试验中,二次加热的最佳工艺制度为630℃下保温30min,或者640℃下保温25min,此时液相体积分数为23%左右,晶粒平均等级圆直径为160μm左右。

工艺条件对6061铝合金近液相线铸造微观组织的影响

采用近液相线半连续铸造技术,制备了120mm×1600mm的6061铝合金半固态坯料,考察了铸造温度、铸造速度和冷却强度对铸锭组织的影响。结果表明,合金熔体在常规铸造温度(720℃)下获得的铸锭组织是粗大的枝晶,且组织极不均匀;在近液相线温度(657℃)下保温后铸造的铸锭组织均匀、细小、近球形。一次冷却强度的降低、二次冷却强度的增大均有利于均匀、细小的近球形组织的形成;铸造速度达到150mm/min时可以获得细小、均匀、近球形的6061半固态坯料组织。

近液相线铸造过程中近球形α相的形成机理

为从理论上弄清近液相线半连续铸造过程中铝合金半固态组织形成的基本规律和机制,研究了浇注温度、铸造速度和冷却强度等工艺参数对6061合金初生α相演变的影响,根据金相检测和多尺度计算机模拟结果,分析了近球形α相的形成机理.实验发现,在浇注温度为657℃、铸造速度为150 mm/min、冷却水流量为0.05 m3/min时可获得具有细小、分布均匀的近球形初生α相的6061半固态合金.理论分析和计算机模拟表明:晶粒周围浓度场的叠加将提高固/液界面的稳定性和晶粒在各个方向上生长的均匀性,促进近球形初生α相的形成;铸造工艺参数通过影响熔体内的形核率和长大速率决定最终的微观组织形貌特征;控制近液相线半连续铸造工艺参数可使熔体中的形核和长大过程达到合理匹配,从而获得优质的半固态浆料.

Al-Cu合金近液相线铸造中组织演变的计算机模拟

利用多尺度模拟方法针对Al-Cu合金近液相线半连续铸造的特点,建立了描述成形过程的温度场模型、液固相变模型,通过固相率变化将宏观尺度的温度场和介观尺度的微观组织模拟耦合起来,利用有限差分法和元胞自动机法对Cu质量分数分别为4%、4.5%及5%的Al-Cu合金近液相线铸造进行了组织演变的模拟。模拟了上述合金在浇铸温度为液相线温度以上7~25 K、铸造速度为1.5~3.5 mm/s、水冷系数为1 000~2 000 W/（m2.K）的液相线铸造中的组织演变,与ZL201合金的实验吻合。计算表明,当Al-Cu合金中Cu质量分数为5%、浇注温度为930 K、水冷系数为1 000 W/（m2.K）、铸造速度为2 mm/s时,获得的微观组织均匀、细小。

近液相线半连续铸造A356铝合金显微组织

采用近液相线半连续铸造法制备铸造Ａ３５６铝合金，获得金属半固态加工要求的细小、等轴的“非枝晶”组织，研究了铸造温度、保温时间及冷却速度对该组织的影响规律．结果表明，在液相线附近，降低铸造温度，有利于减小晶粒尺寸；晶粒平均等积圆直径最小可达 ４２．６ｕｍ，初始固相体积分数最多可达 ９８．４％．同一温度下，晶粒尺寸随保温时间的延长而粗化；冷却速度快．晶粒尺寸细小；同一铸锭，其中心部位的组织比边缘部位的组织粗大，且分布均匀、等轴特征明显．

采用原位反应近液相线铸造法制备Al2O3p／Al-Cu基复合材料

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位Al2O3颗粒的Al-Cu基复合材料,利用光学显微镜观察复合材料的铸态组织,并通过透射电镜观察复合材料中的原位Al2O3颗粒的分布与形貌,研究原位颗粒对近液相线铸造Al-Cu合金铸态组织形成机制的影响.结果发现:原位Al2O3颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于1μm范围内,形貌呈多边形.随着原位Al2O3颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织逐渐被细化和均匀化;当原位Al2O3颗粒的质量分数达到5.3%时,获得均匀细小的蔷薇状组织.

ZL201铝合金近液相线半连续铸造组织研究

采用近液相线半连续铸造的方法制备了ZL201铝合金半固态锭坯。结果表明,合金熔体在略高于液相线温度(655℃)保温10min后浇注,可以获得适合半固态加工的均匀、细小的近球形组织,铸锭中心和边部组织差异小;相同冷却条件下,静置保温和较低铸造速度有利于均匀、细小的近球形组织的形成;对近液相线铸造组织的演变机理进行了初步探讨。本研究对加深近液相线铸造理论的深入研究、拓宽其适用范围有重要意义。

近液相线半连续铸造中凝固组织的多尺度模拟

建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型，通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来.利用外推边界条件对Al-Cu合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算；根据连续铸造特点，提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数，避免了铸件中心区域的多余形核问题.对Al-（3.5-10）%Cu合金、铸造速度为2.0 mm/s的液相线铸造的凝固组织进行了模拟，并且ZL201合金的模拟结果与实验吻合.计算表明：合金成分对半固态合金组织的形成有较大影响，当合金质量分数在（8-10）%时可获得晶粒大小和分布良好的合金组织.

A356合金近液相线半固态铸造非枝晶组织与模锻成形性能

采用近液相线铸造技术制备出具有等轴晶粒的半固态A356合金坯料,合适的铸造工艺为铸造温度615℃、铸造速度160mm/min、液面深度220mm、冷却水流量0.1m3/min;在电阻炉加热的条件下,半固态A356合金坯料的重熔加热温度场均匀,合适的加热制度为保温温度585℃,保温时间10min。在模具温度为300℃~500℃条件下,触变模锻成形了汽车轮毂件,经T6热处理后的抗拉强度为215.65MPa,延伸率为14.45%,硬度为78.66HV,该研究结果对半固态加工技术在汽车零部件生产领域的应用有积极意义。

原位TiC_P对近液相线铸造7075铝合金二次加热组织的影响

采用原位反应近液相线铸造方法制备4.4%TiCP/7075铝复合材料,在基体合金的液-固两相区间（477～635℃）的600℃分别保温10、20、40、60 min,水淬固定其半固态组织,应用Image Pro Plus软件测量平均晶粒尺寸,研究原位TiCP对二次加热组织的影响。结果表明,原位TiCP不仅使合金铸态组织直接转变为等轴晶组织,而且在二次加热过程中,对晶粒的长大行为具有明显的抑制作用。在相同的二次加热条件下,TiCP/7075铝复合材料的平均晶粒尺寸比7075基体合金减小了30～40μm,更适合于半固态触变成形。