金属材料铸锻复合成形技术的研究进展

铸造可以成形形状复杂的零件,但铸件的力学性能普遍较低;锻造可以成形力学性能较高的零件,但锻件的形状复杂度受到很大的限制。铸锻复合成形技术将铸造和锻造相结合,取长补短,可成形高性能复杂形状零部件。介绍了几种典型铸锻复合成形工艺,包括铸锻联合工艺、双重挤压铸造、铸挤锻复合工艺、压铸锻造双控技术、铸锻一体化成形技术等。重点介绍了铸锻一体化成形技术的研究进展,并对铸锻复合成形技术的前景进行了展望。

高性能镁合金铸造技术研究进展

介绍了几种高性能镁合金的铸造新技术,主要包括镁合金的真空压铸、充氧压铸、挤压铸造、半固态触变注射成形、连续铸轧、真空低压消失模铸造和铸锻双控成形技术。综述了各种新技术的工艺原理、国内外研究现状、优缺点及成型铸件的组织性能等。

球铁和灰铁碳氮共渗表面强化技术及其抗磨损性能研究

对球墨铸铁和灰铸铁铸造曲轴试样调质预处理,制备成圆片状试样,预磨抛光处理后,进行离子碳氮共渗工艺处理,加热至570℃保温6 h炉冷至室温,制备成碳氮共渗试样,对共渗前后试样做金相和磨损性能试验结果表明：试样共渗后表层有明亮层,渗层厚度为120～210μm,硬度明显增加;试样共渗后表面硬度的显著提高,对耐磨损性能有较大的改善。对比试验结果证明：离子碳氮共渗后铸铁耐磨性有所提高,球墨铸铁比灰铸铁耐磨损性能有较大改善,提高显著。

Al-Si合金中富铁相形态及其影响因素研究进展

综述了Al-Si合金中富铁相的存在形态、形成条件以及富铁相影响因素的研究进展,重点讨论了Al-Si合金中合金元素、熔炼铸造工艺对富铁相形态与分布影响的最新研究现状。研究现状表明,针状富铁相对Al-Si合金性能危害极大,而汉字状富铁相对合金性能的危害要小得多,合金元素和熔铸工艺对富铁相形态具有重要的影响;因此,研究合金元素与熔铸工艺对富铁相形态的交互作用及其影响规律,从而获得有益的富铁相形态,或减少合金中Fe含量是Al-Si合金中减缓富铁相危害的重要研究趋势。

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能。结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47%～55%;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍。

锰替代中铬合金铸钢中镍和钼的研究

以锰作为主要添加元素,替代中铬合金铸钢中贵重合金元素镍和部分钼,并研究了材料的组织、性能及其作用机理。结果表明,替代后材料组织细化,冲击韧度和动态冲击抗磨料磨损性能提高,且生产成本大幅下降。

LED用镁合金散热器压铸工艺的研究

采用正交试验方法优化镁合金散热器的压铸工艺,利用排水法、拉伸试验测试铸件的致密度和力学性能。结果表明:当快压射速度4 m/s、慢压射速度0.2 m/s、慢压射行程0.12 m、压射比压为84 MPa时,铸件性能最佳。快压射速度对铸件的外观评分、致密度和力学性能影响程度最大,其次是慢压射行程;慢压射速度对散热器底板的力学性能影响较大,而压射比压几乎无影响。快压射速度和慢压射速度的因素水平处于中间,慢压射行程为较低水平时,铸件的外观评分、力学性能均为最佳。

基于数值模拟镁合金散热器压铸件浇注系统研究

针对散热器的结构特点,设计了4种不同的浇口结构。利用仿真软件模拟了金属液体在不同浇口结构的充型过程,预测压铸件中可能存在的缺陷大小和位置,提出最佳的浇口和溢流槽设计方案。结果表明:在浇注温度为680℃,模具预热温度为220℃,浇道速度60 m/s情况下,金属液能够比较均匀的填充整个铸件且表面缺陷集中程度低的设计方案最为合理。

钢铁耐磨材料专利技术分析

为给国内钢铁基耐磨材料企业和研究院所提供新的技术思路,掌握钢铁基耐磨材料领域的发展动向,预见其未来技术市场的发展趋势,研究分析了钢铁基耐磨材料领域的相关专利,包括发明专利和实用新型专利。截止2012年12月31日,在国家专利局网站共检索钢铁基耐磨材料申报发明专利626件,实用新型245件,分析了耐磨锰钢、耐磨白口铸铁、耐磨合金钢、耐磨球墨铸铁、耐磨复合材料、耐磨堆焊件等6大技术领域的专利科研成果、技术状况。从不同地域、不同领域的分布情况对国内拥有专利量和技术组成作了全面分析研究,旨在为耐磨材料技术发展和知识产权拥有状况提供借鉴。

铸锻一体化成形技术与装备研究

介绍了铸锻一体化成形用6000kN铸锻液压机和铸锻模具的结构特点,研究了A356铝合金铸锻一体化成形工艺和铸锻件的组织与性能。结果表明,铸锻液压机集侧面送料、压力铸造和精密锻造功能于一体。通过低速充型铸造,可以避免金属液卷气。通过大面积、大变形量的精确锻造,能对凝固金属进行有效补缩和压实组织,显著提高铸锻件的组织致密度和力学性能。A356铝合金铸锻件经T6热处理后的抗拉强度达到320～335MPa,比未进行锻造时的抗拉强度平均提高了17%。

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O)3陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能。结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48%～58%;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍。

Al-3B中间合金添加量对再生铸造铝合金中杂质铁含量的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和直读光谱仪等分析测试方法研究A1-3B中间合金添加量对再生铝合金A356中杂质铁含量的影响。结果表明:经过净化后再生铝合金中铁含量随着A1-3B合金添加量的增加而降低,同时晶粒也得到了细化。当A1-3B中间合金添加量为3%(质量分数)时,铁含量从0.96%降低到0.68%,除铁率为29.1%,再生铝合金A356的抗拉强度和伸长率分别提高了20.5%和38.6%。再生铸造铝合金中铁含量降低的主要原因是A1-3B合金的B元素和再生铝合金A356中的Fe反应生成Fe_2B沉于炉底。

锻压力对铸锻复合成形6061铝合金组织性能的影响

研究了在不同锻压力下6061铝合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸锻复合成形过程未施加锻压力时相当于压力铸造过程,显微组织中枝晶比较发达,晶粒粗大,宏观组织中有明显的凝固收缩产生的裂纹;施加锻压力后能够显著改善合金的组织,铸造缺陷减少,晶粒得到较大细化;随着锻压力的增大,铸锻态和T6热处理态合金的抗拉强度皆先增大后趋于平缓减小,当锻压力为90 MPa时,铸锻态达到最大224 MPa,T6热处理后,合金的抗拉强度显著提高,达到最高358 MPa;铸锻态和T6热处理态的伸长率皆在60 MPa时达到最大。

Mn/Fe摩尔比对A356铸造铝合金富铁相形态的影响

在含1.0%Fe（质量分数）的A356铝合金中添加不同含量的Mn,采用OM、SEM、EDS及DSC等分析方法研究Mn/Fe摩尔比对富铁相形态的影响及其规律,探讨添加Mn后A356-1.0Fe合金中物相的凝固顺序。结果表明：随着Mn/Fe摩尔比的提高,富铁相形态的演变顺序为：针状→汉字状→树枝状→星形→多边形状,当Mn/Fe摩尔比超过1.2时可基本消除针状铁相。富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比随富铁相形态的凝固先后顺序逐渐增加,分别为针状富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为0.5-0.7,树枝状和汉字状富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为的1.2-1.7,星型和多边形富铁相中（Fe,Mn）/Si摩尔比为1.9。富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数随Mn/Fe摩尔比的增加先增加后减小,而后再增加。其中当Mn/Fe摩尔比为1.0时,富铁相的平均晶粒尺寸和体积分数均为最小,与A356-1.0Fe合金的相近。此外,Mn的添加有利于提高共晶相和α（Al）基体相的形成温度,有利于多边形富铁相的形成。

锻压变形量对铸锻成形A356铝合金组织及性能的影响

采用铸锻一体化成形技术制备A356铝合金汽车制动器卡钳,研究锻压变形量对卡钳的组织与力学性能的影响。结果表明,锻压变形量越大,锻压对模腔内凝固合金的强制性补缩效果越好,卡钳厚大部位的收缩裂纹越小,显微组织塑性变形越明显,卡钳的抗拉强度和伸长率越高。当变形量达到11.1%时,锻压能够完全压实愈合卡钳厚大部位的收缩裂纹,显微组织产生明显的塑性变形,枝晶晶粒破碎细化。当锻压变形量为17.3%时,锻压后卡钳的抗拉强度和伸长率分别为315.1MPa和6.4%,比未锻压卡钳的抗拉强度和伸长率分别增大了18.6%和30.6%。

铸锻复合一体化成形6061铝合金的组织和力学性能

采用铸锻复合一体化成形6061铝合金,研究启锻时间对6061铝合金的凝固、补缩、显微组织和力学性能的影响。结果表明：靠近锻压冲头面6061铝合金为流线变形组织,中间部位晶粒则被压扁压实,靠近下模部分的合金晶粒在模具激冷作用下得到细化。当启锻时间为3-4 s时,锻压作用能够对合金进行强制性补缩和压实组织,并产生塑性变形,避免了缩孔、裂纹和组织疏松等缺陷出现。随着启锻时间的延长,热处理前后铸锻件的抗拉强度和伸长率先增大再趋于平缓和减小,当启锻时间为4 s时,6061铝合金铸锻件的拉伸力学性能达到最高,未热处理的抗拉强度和伸长率分别为211.1 MPa和17.6%,热处理后的抗拉强度和伸长率分别为368.9 MPa和11.5%。

铝晶粒细化剂Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理

分别采用Al-5Ti-1B、Al-10Ti、Al-4B合金和TiB2粉末对纯铝进行细化实验,比较了TiAl3、TiB2和AlB2对纯铝的晶粒细化作用,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜研究了Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理。结果表明,TiAl3是铝晶粒的有效异质形核相,但Al-5Ti-1B合金中的TiAl3因在铝熔体中会熔化而不是铝晶粒的直接形核相。单独的AlB2和TiB2都不是铝晶粒的有效异质形核相,但TiB2通过表面包覆TiAl3后可成为铝晶粒的有效异质形核相。Al-5Ti-1B合金的晶粒细化机理为TiAl3熔解于铝熔体中释放Ti原子,部分Ti原子通过浓度起伏形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒直接起到晶粒细化作用;部分Ti原子在TiB2表面偏聚形成TiAl3,TiAl3再与铝熔体发生包晶转变形成α-Al晶粒起到晶粒细化作用。

氧化硼对再生A356铝合金中杂质铁的影响

通过在再生A356铝合金中加入B2O3-KCl-NaCl复盐熔剂研究了复盐熔剂的添加量和熔炼的静置保温时间对再生A356铝合金的杂质铁的影响。实验结果表明:其铁含量随着B2O3添加量的增加和静置时间的延长而减少,当B2O3添加量为铝熔体的0.6%、静置保温时间为90min时,除铁效果最佳,铁含量从1.32%降低到0.97%,除铁率达26.5%。经过XRD检测其炉渣中含高熔点Fe2B,说明铝熔体中杂质铁变化的主要原因是复盐熔剂的B元素与再生A356铝熔体中Fe反应生成高密度的Fe2B沉于炉底,而冶金热力学计算从理论上解释了氧化硼对再生A356铝合金杂质铁的影响。

低过热度铸造和触变锻造结合制备A356铝合金车轮的组织与力学性能(英文)

采用低过热度铸造和触变锻造相结合的方法制备A356铝合金车轮,研究低过热度铸造A356铝合金坯料的组织、坯料二次加热组织演变规律和触变锻造车轮的组织与力学性能。结果表明:熔体在635°C浇注,可获得具有细小、均匀的非枝晶晶粒的A356铝合金坯料。坯料在600°C等温加热60 min后,非枝晶晶粒可转变成球形晶粒,在750 kN锻压力下半固态坯料可触变锻造成铝合金车轮。经T6热处理,A356铝合金车轮的抗拉强度和伸长率分别为327.6 MPa和7.8%,高于铸造铝合金车轮的拉伸力学性能。将低过热度铸造与触变锻造工艺相结合,可以制备具有较高力学性能的铝合金车轮。

颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能

采用铸渗法成功制备ZTA（ZrO2增韧A12O3）陶瓷颗粒增强合金钢基耐磨复合材料。制备方法：将陶瓷颗粒与自制粘结剂混合填充到具有一定型腔的模具中，加压凝固后获得多孔连通的陶瓷预制体；将预制体固定到铸型中，浇注合金钢，浇注温度1500～1560℃，金属液铸渗预制体获得局部复合的耐磨复合材料。结果表明：铸渗效果良好，陶瓷颗粒与合金钢基体界面结合紧密，无缩孔、裂纹等缺陷；陶瓷颗粒在复合材料中的体积分数42％～56％；在三体磨料磨损条件下，ZTA／合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是合金钢基体的4．37倍。