椭圆旋扭管反复凝熔法制备半固态A356铝合金浆料

通过多层喷射沉积技术制备了大尺寸a356铝合金管坯,采用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射仪和拉伸试验机等分析了管坯的组织特征及后续轧制和热处理对管坯组织与力学性能的影响。结果表明:喷射沉积a356铝合金管坯的组织细小,但含有少量孔隙,第二相主要为近球形共晶硅和短棒状富铁相;喷射沉积管坯为大量雾化熔滴粘结而成,通过适当的轧制和热处理可以消除沉积坯中的孔隙和原始粉体界面强度弱等缺陷,提高其力学性能。

为了解决挤压铸造a356铝合金重载车轮模具结构的设计并确保安全可靠,通过对挤压铸造机的结构及动作的分析,确定了模具合模、开模的动作方式,并在侧模的外侧增加侧模外壳体,防止挤压铸造加压时铝液飞溅。通过侧模与底模板、侧模外壳体合理的连接机构,并且侧模与侧模外壳体配合面的上部直径大于下部直径。通过底模的上、下运动可带动侧模旋转开、合模。铸件随上模上行与侧模脱模,然后推料环推出铸件,从上模脱模。解决了模具合模、开模以及铸件脱模的问题,从而确定了模具结构设计方案。

为了解决挤压铸造a356铝合金重载车轮模具结构的设计并确保安全可靠,通过对挤压铸造机的结构及动作的分析,确定了模具合模、开模的动作方式,并在侧模的外侧增加侧模外壳体,防止挤压铸造加压时铝液飞溅。通过侧模与底模板、侧模外壳体合理的连接机构,并且侧模与侧模外壳体配合面的上部直径大于下部直径。通过底模的上、下运动可带动侧模旋转开、合模。铸件随上模上行与侧模脱模,然后推料环推出铸件,从上模脱模。解决了模具合模、开模以及铸件脱模的问题,从而确定了模具结构设计方案。

采用低压铸造a356铝合金轮毂进行试验,在固溶时间和时效时间不变的条件下,对同一批次的轮毂毛坯进行不同固溶温度和时效温度的分析。结果表明,轮毂在555℃固溶温度下进行连续热处理将产生过烧,在545℃固溶+150℃时效和550℃固溶+150℃时效下得到的铸件性能较好。

铝合金轮毂作为汽车轻量化的重要零部件,对其成形工艺和性能提出了更高的要求。采用adstefan模拟软件探索用液压机加压铸造的方法制造a356铝合金轮毂的最佳工艺。对比分析了不同模具温度、浇铸温度对铸件充型完整性的影响,并且预测了易发生缺陷的位置。结果表明450℃左右的模具温度,650～700℃的浇铸温度有利于充型完整。

针对某b5后桥a356铝合金支承座台架试验早期断裂的问题,采用宏观分析、化学成分分析和扫描电镜断口观察等方法对支承座的断裂原因进行了分析。结果表明:由于该支承座受到意外挤压而造成其在加强筋处表面产生一较小的凹坑,由此形成的应力集中使零件在随后的台架试验中很快在此处萌生裂纹源;同时由于该支承座在裂纹源附近存在大面积的疏松缺陷,使得已形成的裂纹源快速疲劳扩展,直至最后断裂。最后提出了改进的措施。

对挤压铸造a356铝合金汽车轮毂进行了模拟。根据轮毂不同位置的凝固时间,分析得出了轮毂不同位置的凝固方式,并试验研究了挤压铸造下轮毂不同位置的组织不均匀性。得出轮毂不同位置的组织与凝固方式的关系:急冷区的凝固方式为逐层凝固,晶粒尺寸与组织分布较为均匀;压力结晶区的凝固方式为同时凝固,组织分布均匀,晶粒圆整;急冷区和压力结晶区之间的区域的凝固方式属于糊状凝固,晶粒尺寸与组织分布不均匀,共晶si大量偏聚在晶界处。

气流搅拌法是半固态浆料制备中较为高效且经济的方法。其原理是利用气体搅动金属液,产生激冷和强烈对流作用来制备非枝晶的半固态浆料。综述了气流搅拌技术的特点、原理和实质,以及当前气流搅拌法制备铝镁合金浆料的研究及应用现状,同时也介绍了气流搅拌方法在半固态成形中的应用。

在不同的应力幅值下,测试了a356铸造铝合金的单轴疲劳寿命,对该合金的高周疲劳区、低周疲劳区以及过渡区进行了划分。分析了合金在循环加载过程中,应变变化的特点。对疲劳试样的断口进行了扫描电镜观察,阐述了疲劳断裂的特点。edx能谱分析发现断口中的夹杂物主要为铁的氧化物和高硅颗粒,并在疲劳过程中被剥离。

2013年1月，由昆明市科技局主持，邀请有关专家组成验收专家组，对云铝公司承担的昆明市科技计划项目“轮带式铸造a356铝合金生产技术开发”进行了专项验收。验收专家组对照项目合同，进行了现场考察，审阅了项目验收材料，经质询后听取了公司对项目实施情况的汇报，最终一致认定项目完成了合同书中规定的研究开发内容，同意该项目通过验收。

采用低压铸造的方法,通过两种不同的冷却工艺制备出了a356铝合金轮毂。论文主要研究了两种不同冷却工艺下,所制轮毂的缺陷分布、缺陷种类和缺陷比率,以及缺陷比率对轮毂力学性能的影响,并分析了二次枝晶间距对轮毂力学性能的影响。研究表明,完全水冷工艺(同时凝固)所制轮毂缺陷较为严重,几乎在轮毂各个部位均生成了缩松或夹杂,但由于完全水冷工艺使合金较快的冷却,所制备合金的晶粒十分细小,这使得合金的力学性能比顺序凝固工艺所制样品更为优良。

介绍半固态铝合金的各种制备工艺,分析了近液相线半连续铸造法制备半固态铝合金的现状与发展趋势,探讨半固态初生球状晶形成机理的研究现状,指出近液相线半连续铸造法具有广阔的应用前景。

研究了直接电解低钛a356合金锶变质处理及其衰退行为对合金组织及性能的影响。结果表明,熔体细化处理与变质处理存在交互作用,锶含量增加,合金晶粒细化,二次枝晶臂间距减小,并且变质效果越来越好。合金未变质或未完全变质时,共晶硅以不连续短棒状为主;锶含量增加至0.01%时,硅相形态发生突变,硅相完全变质,形态转变为细小珊瑚、蠕虫状结构。最佳锶含量范围为0.02%～0.03%,t5热处理后,硅相球化效果越好,可得到高的强韧性能指标。锶变质衰退研究表明,延长保温时间,合金晶粒明显长大,保温150min后共晶硅形态从完全变质时的珊瑚状又逐渐演变为棒状结构。表明a356合金的细化效果和si颗粒的变质效果均出现了不同程度的衰退,这与保温过程中tial3质点的溶解与沉淀以及sr的严重烧损有关。

采用原位反应液相线铸造法制备7075+x%tic(体积分数x=0、0.8、1.0、2.0)半固态铝合金坯料,选择590℃对其进行二次加热实验,保温时间分别为5、20、30min,并与液相线铸造7075铝合金的相同条件下的组织相比,探索原位tic颗粒对液相线铸造铝合金组织的影响。结果表明,当原位tic颗粒达到2%时,合金铸态组织基本变成等轴晶;二次加热后平均晶粒尺寸随着保温时间的延长具有长大现象,但是随着原位tic颗粒的含量增加,长大幅度变小,颗粒抑制晶粒长大程度增强。

Al-Si粉末冶金材料与普通的铸造铝合金A356性能对比

以铁路列车用大型铝合金型材为应用背景,运用铸造-挤压法以及微合金化技术制备了与之配用的er5356铝合金焊丝。利用om、tem、sem-eds和tg-dta等手段,重点研究了微合金化和均匀化后焊丝合金的微观组织及性能。结果表明,添加cr、mn、ti、b等微量合金元素后,晶粒细小,合金强度得到提高;经480℃24h均匀化处理后,组织得到改善,合金中枝晶偏析基本消除,非平衡凝固形成的多相组织基本上转变成均匀化组织。焊接工艺性试验表明,该焊丝满足自动化mig使用要求,焊缝性能良好。

采用粉末冶金法制备铝合金钎料,研究了粉坯压制力、烧结过程及热挤压工艺对铝合金钎料相对密度的影响规律。结果表明:提高压制力能使粉坯密度增大,烧结过程难以使粉坯致密化,而热挤压能够大幅度提高材料的密度,其最大相对密度达到96.7%。

用粉末冶金法制备了al-si合金块体材料,研究了粉坯压制力、烧结过程及冷锻工艺对块体材料相对密度的影响规律。研究表明:压制力的提高引起粉坯密度的提高,烧结过程难以使烧结坯致密化,而冷锻能够大幅度提高块体材料的密度,其相对密度达到97.5%。

通过机械搅拌半固态成形技术制备铝铅系难混溶合金。研究了温度对该合金铅颗粒晶粒尺寸和分布及固相率的影响。微观结构观察表明:通过强力的机械搅拌,可以把铝铅合金中的铅颗粒弥散均匀分布于基体合金中。随着温度的降低:合金的固相率增大,从630℃开始凝固到585℃合金固相率升到67%,呈非线性变化;初生α-al颗粒在机械搅拌的作用下变得圆整;铅颗粒粒度趋于减小,分布分布趋于均匀、一致,与温度之间同样呈非线性变化;合金中铅含量测试表明,铅的含量处于5.80%左右。说明可利用机械搅拌结合半固态成形技术制备铝铅系难混溶合金。

采用综合热分析(dta)、扫描电镜(sem)、能谱分析(eds)和金相显微镜,研究了7a09铝合金三种状态(原挤材、电磁搅拌法制备半固态和sima法制备半固态)下的熔点、表面微区范围组织结构及形貌特征,并在375～500℃温度范围内,对晶粒尺寸在50～80μm之间的半固态坯料进行了最大m值法超塑性拉伸实验。试验结果表明,在400℃时,7a09铝合金原挤材最大伸长率为119%;在450℃时,电磁搅拌法半固态坯料最大伸长率为152%;在400℃时,sima法半固态坯料最大伸长率为140%。

铝合金在汽车副车架得到了广泛应用。本文采用脉冲焊方法,以er5554焊丝作为填充材料,对铸造铝合金a356进行了焊接试验研究,为汽车铸造铝合金副车架设计和焊接提供理论指导。采用田口正交试验的方法,针对焊接电流、焊接速度、间隙、焊枪倾角及干伸长5个焊接参数,设计了5因素3水平的正交试验方案。利用光学显微镜与拉伸试验机对焊缝的成形及接头的力学性能进行了研究。结果表明,焊接电流、焊接速度与间隙对焊缝熔宽、余高与根部侧壁熔合有显著影响;间隙对焊缝根部侧壁熔合影响最大,过小的间隙容易造成焊缝根部未熔合,会极大地降低接头抗拉强度。

采用gleeble3800热模拟试验机,对近液相线半连续铸造方法制备的6063铝合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验,变形温度为888～903k,应变速率为0.1～5.0s-1,研究了变形温度和应变速率对变形行为的影响。结果表明,半固态铝合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。变形温度和应变速率对峰值应力的影响较稳态应力显著。合金触变压缩流变应力的双曲正弦对数项与热力学温度倒数之间满足线性关系,流变应力与流变速率之间满足双曲正弦关系式。以半固态触变压缩试验结果为基础,建立了6063铝合金的半固态本构关系:σ=e(35.3183-0.03651t)ε-0.07075ε0.05982,通过计算结果与试验结果的比较可知,该模型具有较高的精度。