机械搅拌法制备半固态铝合金的研究

通过自行研制开发的新型半固态连续机械搅拌设备,制备了半固态铝合金浆料,研究了不同温度、搅拌速率、搅拌时间、冷却速率下半固态组织的变化规律.结果表明,制备浆料的温度越低,搅拌速率越大,搅拌时间越长,冷却速率越快,固相颗粒越细小、均匀、圆整.制备半固态Y112铝合金非枝晶组织的理想工艺参数:搅拌温度为570～575℃、搅拌时间为5 min、搅拌速度为600 r/min.     

AZ91D镁合金半固态浆料制备的研究

采用AZ91D镁合金为试验原料，用自行研制的新型半固态浆料设备及直接流变成形装置为试验设备，研究不同温度、剪切速率下半固态组织的变化规律，并与常规铸造组织相比较。研究表明：适量提高剪切速率或降低温度，半固态组织的固相颗粒会变得细小、均匀和圆整。同时，对新型装置制备半固态组织的机理进行了研究。     

机械搅拌法制备半固态镁合金的研究

采用机械搅拌法制备了AZ91D半固态镁合金浆料,研究了不同剪切温度(固相分数)、剪切速率和剪切时间对半固态镁合金微观组织的演变规律.结果表明,剪切温度为570～580℃时,可获得细小、分布均匀的球状组织.剪切速率越高,越容易获得细小、圆整和均匀分布的半固态组织.     

工艺参数对半固态镁合金表观粘度的影响

通过制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究不同剪切速率、固相分数和搅拌时间对半固态镁合金AZ91D表观粘度的影响。结果表明,半固态镁合金表观粘度的大小随固相分数的增加而增加,随剪切速率的增大和剪切时间的延长而降低。在剪切温度570℃左右,其相对应的固相分数fs=0．41时较适合镁合金的半固态流变成形。剪切速率越大,合金浆料到达稳态的时间越短。     

工艺参数对半固态AZ91D镁合金微观组织和性能的影响

通过自行设计制造的一套半固态镁合金机械搅拌装置,研究了半固态制浆工艺与组织及性能之间的关系.结果表明,半固态镁合金的力学性能随剪切速率的增大和剪切时间的延长而增加.在剪切温度570℃,剪切速率79.7s-1.剪切时间240 S就可以获得性能良好的半固态镁合金浆料.     

水平机械搅拌6061合金半固态坯料组织性能研究

采用水平出料方式连续生产半固态浆料的装置,制备了6061铝合金半固态浆料,研究了搅拌温度、搅拌速度对半固态组织的影响,并且阐述了半固态对铝合金的强化机制。结果表明,搅拌温度过高或过低都对半固态组织不利,较为合适的温度是610℃左右;当搅拌速率越高时,半固态的晶粒越细小,越圆整,但过高的搅拌速率也易引入气体夹杂物;经过半固态处理的6061铝合金的力学性能比普通浇注试样有所提高。     

钢-QTi3.5-3.5石墨半固态压力复合性能与固相率的关系

为了开发高温钢背轴瓦材料,采用半固态压力复合方法制备了钢-QTi3.5-3.5石墨复合板,研究了钢板与QTi3.5-3.5石墨半固态浆料的压力复合行为,得到了QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率与复合板界面力学性能之间的关系,确定了复合界面的组织结构.结果表明:在钢板预热温度为620℃、模具预热温度为530℃、压力为50MPa、施压时间为2 min复合条件下,当QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率小于45.8%时,复合板界面剪切强度随固相率的增大而增大;当半固态浆料固相率大于45.8%时,界面剪切强度随固相率的增大而减小;当QTi3.5-3.5石墨半固态浆料固相率等于45.8%时,可得到最大复合板界面剪切强度127 MPa,与之对应的复合界面不存在复合缺陷,形成了由Fe-Cu互扩散区构成的冶金结合界面结构.     

搅拌工艺参数对半固态AZ91D镁合金流变性能的影响

通过自行设计制造的一套半固态镁合金机械搅拌装置，制备了AZ91D镁合金半固态浆料，研究了工艺参数对半固态镁合金流变性能的影响。结果表明，适合镁合金的半固态温度为560～570℃，其相对应的固相体积分数为41％～48％。在剪切速率为79．75s^-1、剪切时间为240s时就可使半固态镁合金获得良好的流变性能。     

连续冷却条件下半固态7075铝合金的流变性能

通过差示扫描量热法确定半固态7075铝合金温度与固相分数的关系,采用Couette型同轴双筒流变仪研究连续冷却状态下半固态7075铝合金浆料的表观黏度及其影响因素。结果表明:在连续冷却条件下,当剪切速率()不变时,冷却速率(v)越大,半固态7075铝合金浆料的表观黏度(ηa)越大;当冷却速率一定时,剪切速率越大,相同温度时半固态7075铝合金浆料的表观黏度越小。对半固态7075铝合金浆料的表观黏度与冷却速率、剪切速率及固相分数(fs)的关系进行数值拟合,为半固态7075铝合金成形的计算机模拟提供了依据:当剪切速率=61.235 s-1时,ηa=(0.21+0.18v)exp(3.99fs);当冷却速率v=4℃/min时,ηa=2.23exp(3.87)exp(-0.01fs)。     

铝合金半固态浆料LSPSF法在线制备

利用自主开发的剪切低温浇注式半固态浆料制备 (LSPSF) 工艺装置,研究了不同浇注温度和输送管转速对A356、A380铝合金半固态浆料组织的影响.结果表明,在输送管倾角为20°、浆料蓄积器温度为500 ℃、转管转速为90～150 r/min、浇注温度在液相线以上(30±10) ℃时,可以获得良好的近球形半固态浆料微观组织.经过实际试生产,证明LSPSF工艺效率高、性能稳定,可以实现铝合金半固态浆料的在线制备.     

机械搅拌制备半固态浆料固相颗粒形貌的研究

采用自行研制开发的新型转简式流变成形设备，通过改变不同的制浆工艺参数，研究半固态组织中固相颗粒的形貌特点，并对形成半固态固相颗粒的机理和固相颗粒的三维形貌进行了探讨？研究结果表明，在相同剪切速率条件下，连续冷却条件制备的半固态颗粒的形貌要比恒温条件的好，颗粒的圆整度高、尺寸小且均匀。机械搅拌作用下标准半固态固相颗粒的三维形状初步断定主要是近似椭球形。     

半固态流变铸造镁合金浆料的组织特征

采用自制的镁合金半固态成形机组,研究半固态浆料的微观组织特征.结果表明,浆料的铜模激冷凝固得到的微观组织既不同于半固态压铸成形之后得到的近球状组织,也不同于镁合金液态压铸的细小枝晶组织,他是一种玫瑰状组织.压铸过程中对浆料的二次搅拌剪切作用可以促进近球状非枝晶组织的形成.     

半固态金属流变仪的研制

根据同轴圆筒旋转法粘度测量原理自行研制了1台半固态金属流变仪，并通过测量甘油的粘度来检验流变仪的测量精度。在3个不同温度下测得的甘油绝对粘度值与标准值接近。用该台流变仪研究半固态A356铝合金的流变特性表明：半固态浆料稳态表观粘度随着剪切速率的增大而下降，且浆料温度越低，伪塑性越明显；当固相率小于10％时，在高剪切速率下浆料呈现出牛顿流体的特征；在连续冷却条件下，半固态浆料的表观粘度随着温度的降低而先缓慢后迅速增大，冷却速度显著影响半固态合金的表观粘度。     

Taper barrel rheomoulding process for semi-solid slurry preparation and microstructure evolution of A356 aluminum alloy

The self-developed taper barrel rheomoulding (TBR) machine for light alloy semi-solid slurry preparation was introduced. The semi-solid slurry was obtained from the intense shearing turbulence of the alloy melt in the cause of solidification, which was further caused by the relative rotation of the internal and external taper barrel whose surface contained wale and groove. The heat transmission model of TBR process, the flow rules and the shearing model of the alloy melt were deduced. Taking A365 as experimental material, the microstructure evolution rules under different slurry preparation processes were analyzed. The results show that decreasing the pouring temperature of A365 alloy melt properly or increasing the shearing rate helps to obtain ideal semi-solid microstructure with the primary particle size of about 70 μm and the shape factor of above 0.8.     

半固态AZ91D镁合金的触变性

利用Couette型同轴双桶流变仪，对等温搅拌和重熔加热的半固态AZ91D镁合金浆料的触变性能进行了研究．实验结果表明：经过连续降温和等温搅拌，半固态浆料的表观粘度逐渐降低，并达到一个稳态值；此时，若停止搅拌剪切，并经过某一时段的等温静置，再次在某一剪切速率下搅拌时，半固态浆料的表观粘度会突然升高，然后再迅速降低，最后到达一个稳态值，呈现出典型的剪切变稀特性；延长静置时间、或增加固相分数、或降低剪切速率，再次剪切搅拌时，半固态浆料到达稳态表观粘度的时间随之增长，同时稳态表观粘度值也相应增大；重熔加热后的半固态浆料的稳态表观粘度比相同固相分数的等温搅拌的半固态浆料的稳态表观粘度低；随重熔加热保温时间的延长，半固态浆料的稳态表观粘度逐渐降低，当稳态表观粘度达到最低值后，随重熔加热保温时间的延长，稳态表观粘度又逐渐增大．     

Effects of processing parameters on microstructure of semi-solid magnesium alloy

In this paper, the effects of pouring temperature of magnesium melt, preheating temperature of the barrel of the screw mixer, and shear rate on the solidified microstructures of semi-solid slurry were investigated by a mechanical stirring semi-solid process. The appropriate processing parameters of slurry preparation were obtained, and the mold filling ability of semi-solid slurry for thin-walled casting was examined. Results indicate that the solid volume fraction of non-dendritic microstructure increases with a decrease in pouring temperature of magnesium melt and the barrel preheating temperature of the screw mixer. Also the grain size of primary α-phase is reduced. Furthermore, the solid volume fraction of semi-solid nondendritic structure decreases with an increase of shear rate. The fine and round granular microstructure with 30～50 μm in size of semi-solid AZ91D magnesium alloy was presented. Finally, a 1.0 mm thin-walled casting with a clear contour and good soundness was successfully made by semi-solid rheo-diecasting.     

充填速度与浇口对半固态AlSi7Mg合金成形过程的影响

确定半固态触变成形的边界条件,在半固态表观粘度耦合于流场的动量方程上,建立半固态AlSi7Mg充型过程的计算模型.对不同充填速度、浇口形状以及浇口设置位置下半固态成形过程进行模拟分析.结果表明:半固态合金的充填速度对流态及成形质量具有明显影响,与压铸相比,半固态浇口形状、设置位置等因素对充填流态影响相对较小,所以半固态工艺设计较为灵活.半固态压铸机的充填流量及充填压力取决于浇口面积、充填速度以及合金种类.充填速度决定半固态浆料流动形态,进而影响半固态制件的成形质量.     

锥桶式流变成形机制备A356铝合金半固态浆料的研究

采用自主研发的锥桶式流变成形机(TBR),研究了浇注温度、内锥桶转速及剪切温度对A356铝合金半固态组织的影响规律。结果表明,适当降低浇注温度、提高内锥桶转速或降低剪切温度,均有利于获得初生相颗粒细小、圆整、分布均匀的半固态组织;当浇注温度为660℃、内锥桶转速为500r/min、剪切温度为590℃时,获得了理想的半固态浆料,其初生固相颗粒平均直径为41μm,形状因子为0.89;半固态组织的形成受到枝晶破碎和枝晶抑制生长两方面因素的共同影响。     

半固态Mg2Si/AM60复合材料的流变特性研究

利用半固态成形技术与原位反应相结合,用机械搅拌实验装置对半固态Mg2Si/AM60浆料进行剪切实验,研究了固相分数、剪切速率和剪切时间等工艺参数对半固态Mg2Si/AM60复合材料流变特性的影响.结果表明,表观粘度随Si含量及固相分数的增加而增加,随剪切速率的增大和剪切时间的延长而降低,剪切时间达到300 s后,其表观粘度不再随剪切时间的延长而继续减小,达到一个稳态值.