橢圓旋扭管反復凝熔法制備半固態(tài)A356鋁合金漿料

通過多層噴射沉積技術制備了大尺寸a356鋁合金管坯,采用光學顯微鏡、掃描電鏡、x射線衍射儀和拉伸試驗機等分析了管坯的組織特征及后續(xù)軋制和熱處理對管坯組織與力學性能的影響。結果表明:噴射沉積a356鋁合金管坯的組織細小,但含有少量孔隙,第二相主要為近球形共晶硅和短棒狀富鐵相;噴射沉積管坯為大量霧化熔滴粘結而成,通過適當的軋制和熱處理可以消除沉積坯中的孔隙和原始粉體界面強度弱等缺陷,提高其力學性能。

為了解決擠壓鑄造a356鋁合金重載車輪模具結構的設計并確保安全可靠,通過對擠壓鑄造機的結構及動作的分析,確定了模具合模、開模的動作方式,并在側模的外側增加側模外殼體,防止擠壓鑄造加壓時鋁液飛濺。通過側模與底模板、側模外殼體合理的連接機構,并且側模與側模外殼體配合面的上部直徑大于下部直徑。通過底模的上、下運動可帶動側模旋轉開、合模。鑄件隨上模上行與側模脫模,然后推料環(huán)推出鑄件,從上模脫模。解決了模具合模、開模以及鑄件脫模的問題,從而確定了模具結構設計方案。

為了解決擠壓鑄造a356鋁合金重載車輪模具結構的設計并確保安全可靠,通過對擠壓鑄造機的結構及動作的分析,確定了模具合模、開模的動作方式,并在側模的外側增加側模外殼體,防止擠壓鑄造加壓時鋁液飛濺。通過側模與底模板、側模外殼體合理的連接機構,并且側模與側模外殼體配合面的上部直徑大于下部直徑。通過底模的上、下運動可帶動側模旋轉開、合模。鑄件隨上模上行與側模脫模,然后推料環(huán)推出鑄件,從上模脫模。解決了模具合模、開模以及鑄件脫模的問題,從而確定了模具結構設計方案。

采用低壓鑄造a356鋁合金輪轂進行試驗,在固溶時間和時效時間不變的條件下,對同一批次的輪轂毛坯進行不同固溶溫度和時效溫度的分析。結果表明,輪轂在555℃固溶溫度下進行連續(xù)熱處理將產生過燒,在545℃固溶+150℃時效和550℃固溶+150℃時效下得到的鑄件性能較好。

鋁合金輪轂作為汽車輕量化的重要零部件,對其成形工藝和性能提出了更高的要求。采用adstefan模擬軟件探索用液壓機加壓鑄造的方法制造a356鋁合金輪轂的最佳工藝。對比分析了不同模具溫度、澆鑄溫度對鑄件充型完整性的影響,并且預測了易發(fā)生缺陷的位置。結果表明450℃左右的模具溫度,650～700℃的澆鑄溫度有利于充型完整。

針對某b5后橋a356鋁合金支承座臺架試驗早期斷裂的問題,采用宏觀分析、化學成分分析和掃描電鏡斷口觀察等方法對支承座的斷裂原因進行了分析。結果表明:由于該支承座受到意外擠壓而造成其在加強筋處表面產生一較小的凹坑,由此形成的應力集中使零件在隨后的臺架試驗中很快在此處萌生裂紋源;同時由于該支承座在裂紋源附近存在大面積的疏松缺陷,使得已形成的裂紋源快速疲勞擴展,直至最后斷裂。最后提出了改進的措施。

對擠壓鑄造a356鋁合金汽車輪轂進行了模擬。根據輪轂不同位置的凝固時間,分析得出了輪轂不同位置的凝固方式,并試驗研究了擠壓鑄造下輪轂不同位置的組織不均勻性。得出輪轂不同位置的組織與凝固方式的關系:急冷區(qū)的凝固方式為逐層凝固,晶粒尺寸與組織分布較為均勻;壓力結晶區(qū)的凝固方式為同時凝固,組織分布均勻,晶粒圓整;急冷區(qū)和壓力結晶區(qū)之間的區(qū)域的凝固方式屬于糊狀凝固,晶粒尺寸與組織分布不均勻,共晶si大量偏聚在晶界處。

氣流攪拌法是半固態(tài)漿料制備中較為高效且經濟的方法。其原理是利用氣體攪動金屬液,產生激冷和強烈對流作用來制備非枝晶的半固態(tài)漿料。綜述了氣流攪拌技術的特點、原理和實質,以及當前氣流攪拌法制備鋁鎂合金漿料的研究及應用現狀,同時也介紹了氣流攪拌方法在半固態(tài)成形中的應用。

在不同的應力幅值下,測試了a356鑄造鋁合金的單軸疲勞壽命,對該合金的高周疲勞區(qū)、低周疲勞區(qū)以及過渡區(qū)進行了劃分。分析了合金在循環(huán)加載過程中,應變變化的特點。對疲勞試樣的斷口進行了掃描電鏡觀察,闡述了疲勞斷裂的特點。edx能譜分析發(fā)現斷口中的夾雜物主要為鐵的氧化物和高硅顆粒,并在疲勞過程中被剝離。

2013年1月，由昆明市科技局主持，邀請有關專家組成驗收專家組，對云鋁公司承擔的昆明市科技計劃項目“輪帶式鑄造a356鋁合金生產技術開發(fā)”進行了專項驗收。驗收專家組對照項目合同，進行了現場考察，審閱了項目驗收材料，經質詢后聽取了公司對項目實施情況的匯報，最終一致認定項目完成了合同書中規(guī)定的研究開發(fā)內容，同意該項目通過驗收。

采用低壓鑄造的方法,通過兩種不同的冷卻工藝制備出了a356鋁合金輪轂。論文主要研究了兩種不同冷卻工藝下,所制輪轂的缺陷分布、缺陷種類和缺陷比率,以及缺陷比率對輪轂力學性能的影響,并分析了二次枝晶間距對輪轂力學性能的影響。研究表明,完全水冷工藝(同時凝固)所制輪轂缺陷較為嚴重,幾乎在輪轂各個部位均生成了縮松或夾雜,但由于完全水冷工藝使合金較快的冷卻,所制備合金的晶粒十分細小,這使得合金的力學性能比順序凝固工藝所制樣品更為優(yōu)良。

介紹半固態(tài)鋁合金的各種制備工藝,分析了近液相線半連續(xù)鑄造法制備半固態(tài)鋁合金的現狀與發(fā)展趨勢,探討半固態(tài)初生球狀晶形成機理的研究現狀,指出近液相線半連續(xù)鑄造法具有廣闊的應用前景。

研究了直接電解低鈦a356合金鍶變質處理及其衰退行為對合金組織及性能的影響。結果表明,熔體細化處理與變質處理存在交互作用,鍶含量增加,合金晶粒細化,二次枝晶臂間距減小,并且變質效果越來越好。合金未變質或未完全變質時,共晶硅以不連續(xù)短棒狀為主;鍶含量增加至0.01%時,硅相形態(tài)發(fā)生突變,硅相完全變質,形態(tài)轉變?yōu)榧毿∩汉?、蠕蟲狀結構。最佳鍶含量范圍為0.02%～0.03%,t5熱處理后,硅相球化效果越好,可得到高的強韌性能指標。鍶變質衰退研究表明,延長保溫時間,合金晶粒明顯長大,保溫150min后共晶硅形態(tài)從完全變質時的珊瑚狀又逐漸演變?yōu)榘魻罱Y構。表明a356合金的細化效果和si顆粒的變質效果均出現了不同程度的衰退,這與保溫過程中tial3質點的溶解與沉淀以及sr的嚴重燒損有關。

采用原位反應液相線鑄造法制備7075+x%tic(體積分數x=0、0.8、1.0、2.0)半固態(tài)鋁合金坯料,選擇590℃對其進行二次加熱實驗,保溫時間分別為5、20、30min,并與液相線鑄造7075鋁合金的相同條件下的組織相比,探索原位tic顆粒對液相線鑄造鋁合金組織的影響。結果表明,當原位tic顆粒達到2%時,合金鑄態(tài)組織基本變成等軸晶;二次加熱后平均晶粒尺寸隨著保溫時間的延長具有長大現象,但是隨著原位tic顆粒的含量增加,長大幅度變小,顆粒抑制晶粒長大程度增強。

Al-Si粉末冶金材料與普通的鑄造鋁合金A356性能對比

以鐵路列車用大型鋁合金型材為應用背景,運用鑄造-擠壓法以及微合金化技術制備了與之配用的er5356鋁合金焊絲。利用om、tem、sem-eds和tg-dta等手段,重點研究了微合金化和均勻化后焊絲合金的微觀組織及性能。結果表明,添加cr、mn、ti、b等微量合金元素后,晶粒細小,合金強度得到提高;經480℃24h均勻化處理后,組織得到改善,合金中枝晶偏析基本消除,非平衡凝固形成的多相組織基本上轉變成均勻化組織。焊接工藝性試驗表明,該焊絲滿足自動化mig使用要求,焊縫性能良好。

采用粉末冶金法制備鋁合金釬料,研究了粉坯壓制力、燒結過程及熱擠壓工藝對鋁合金釬料相對密度的影響規(guī)律。結果表明:提高壓制力能使粉坯密度增大,燒結過程難以使粉坯致密化,而熱擠壓能夠大幅度提高材料的密度,其最大相對密度達到96.7%。

采用gleeble3800熱模擬試驗機,對近液相線半連續(xù)鑄造方法制備的6063鋁合金半固態(tài)坯料進行了熱模擬壓縮試驗,變形溫度為888～903k,應變速率為0.1～5.0s-1,研究了變形溫度和應變速率對變形行為的影響。結果表明,半固態(tài)鋁合金的流動應力隨變形溫度的升高而降低,隨應變速率的增大而增大。變形溫度和應變速率對峰值應力的影響較穩(wěn)態(tài)應力顯著。合金觸變壓縮流變應力的雙曲正弦對數項與熱力學溫度倒數之間滿足線性關系,流變應力與流變速率之間滿足雙曲正弦關系式。以半固態(tài)觸變壓縮試驗結果為基礎,建立了6063鋁合金的半固態(tài)本構關系:σ=e(35.3183-0.03651t)ε-0.07075ε0.05982,通過計算結果與試驗結果的比較可知,該模型具有較高的精度。

用電鋁熱還原制取v-cr-al合金。將v2o5、cr2o3、石灰和過量的金屬鋁粉混合均勻,在電弧爐內自還原反應,自還原反應完成后,通電繼續(xù)加熱一定的時間,待冷卻出爐后得到v-cr-al合金。

采用綜合熱分析(dta)、掃描電鏡(sem)、能譜分析(eds)和金相顯微鏡,研究了7a09鋁合金三種狀態(tài)(原擠材、電磁攪拌法制備半固態(tài)和sima法制備半固態(tài))下的熔點、表面微區(qū)范圍組織結構及形貌特征,并在375～500℃溫度范圍內,對晶粒尺寸在50～80μm之間的半固態(tài)坯料進行了最大m值法超塑性拉伸實驗。試驗結果表明,在400℃時,7a09鋁合金原擠材最大伸長率為119%;在450℃時,電磁攪拌法半固態(tài)坯料最大伸長率為152%;在400℃時,sima法半固態(tài)坯料最大伸長率為140%。

目的通過改進螺旋剪法建立制備氣管螺旋條的旋割法。方法40只豚鼠,用旋割法和螺旋剪法制備離體豚鼠氣管螺旋條,在kreb's液中平衡孵育2h后,以組胺histamine(浴槽濃度2.0×10-3g/l)和乙酰膽堿acetylcholine(浴槽濃度2.0×10-4g/l)引發(fā)氣管螺旋條收縮,用bl420生物信號采集系統(tǒng)與張力傳感器測定標本張力變化值。數據采用spss11.5軟件在α=0.05的信度下進行t檢驗。結果2g負荷下,旋割法標本histamine引發(fā)收縮幅度是螺旋剪法制備標本的1.31倍,乙酰膽堿引發(fā)收縮幅度旋割法是螺旋剪法制備標本的1.208倍,經t檢驗,p<0.05,差異均具有顯著性;旋割法標本,histamine引發(fā)2g負荷標本收縮幅度是1g負荷的1.48倍,乙酰膽堿引發(fā)2g負荷標本的收縮幅度是1g負荷的1.38倍,經t檢驗,p<0.05,差異均具有顯著性;旋割法標本經hista-mine或acetylcholine激發(fā)收縮,洗凈藥物重復激發(fā)6次收縮幅度的rsd值分別為19.8%和19.1%,螺旋剪法標本經histamine或acetylcholine6次重復引發(fā)誘發(fā)收縮幅度的rsd值分別35.3%和33.7%。結論與螺旋剪法制備氣管螺旋條標本比較,旋割法制備螺旋條標本對收縮誘導劑histamine與acetylcholine的敏感性高,標本負荷以2g較好,旋割法標本重復利用收縮幅度變化值較螺旋剪法標本小。

通過機械攪拌半固態(tài)成形技術制備鋁鉛系難混溶合金。研究了溫度對該合金鉛顆粒晶粒尺寸和分布及固相率的影響。微觀結構觀察表明:通過強力的機械攪拌,可以把鋁鉛合金中的鉛顆粒彌散均勻分布于基體合金中。隨著溫度的降低:合金的固相率增大,從630℃開始凝固到585℃合金固相率升到67%,呈非線性變化;初生α-al顆粒在機械攪拌的作用下變得圓整;鉛顆粒粒度趨于減小,分布分布趨于均勻、一致,與溫度之間同樣呈非線性變化;合金中鉛含量測試表明,鉛的含量處于5.80%左右。說明可利用機械攪拌結合半固態(tài)成形技術制備鋁鉛系難混溶合金。