半固态AZ91D镁合金触变压铸充型过程的数值模拟
AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｓ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｖ ｓ ｏｆ ｔｅ ｓ ｓ ａｎ ｕｒ ｅ ＡＺ９１ ｍ ａ ｅ ｉ Ｄ ｇｎ ｓｕｍ ｌｏｙ ａ ｌ ｗｅ ｅ ｇａｎ ｄ ｈｒ ｕｇ Ｇｌｅ ｅ １ ０Ｄ ｉ ｕ ａｏｒ Ｔｈ ｉｉ ｒ ｉｅ ｔ ｏ ｈ ｅ ｂｌ一 ５０ ｓｍ ｌｔ ． ｅ ｒｇ ｄ ｐａｓｉ ｉ ｔ ｌｍ ｅ ｅ ｈ ｄ ｗａ ｅ ｏｒｔ ｏ ｌ ｈ ｒ ａ— ｅ ｈ ｉａ ｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏｎ ｏ ｈ ｏｄｓａ ｂ ｒ ｅ ｔ ｕ ｉｎ ｌ ｔｃ ｆｎｉｅ ｅｅ ｎｔｍ ｔ ｏ ｓ ｕｓ ｄ ｆ ｈｅ ｃ ｕｐ ｅ ｔ ｅ ｍ ｌｍ ｃ ａｎｃ ｌｎ ｒｃ ｌｓｍ ａ ｉ ｆｔ ｅ ｒ ｎｄ ａ ｓ ｘ ｒ ｓｏ ｐ ｏｃ ｓ ｆＡＺ９ ａ ｌｙ Ｔｈｅｅ ｆ ｃ ｓｏｆｄｅ ｏ ｍａｔｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｘ ｒ ｉ ｅｌｃｔ ｈｅ ｄ ｆ ｒ ａ ｉｎ ｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｓｒ ｉ— ｆ ｒ ｅ ｓ ｏ Ｄ ｌｏ ． １ ｆｅ ｔ ｆ ｒ ｉ ｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｎｄ ｅ ｔ ｕｓｏｎ ｖ ｏ ｉｙ ｏｎ ｔ ｅ ｏ ｍ ｔｏ ｏ ｃ ｎ ｔａｎ ｅ ｆ ｅ ｉｅ ｗｅ ｅｄｉｃ ｓ ｅ Ｔｈｅ ｓｍ ｕｌｔｏｎ ｒ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔｖ ｒ ｓ ｕ ｓ ｄ． ｉ ａ ｉ ｅ ｕｌｓ ｓ ｏｗ ｈ ｔｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ Ｓ ４０ ℃ ａ ｈ ｅ ｔ ｕ ｉｎ ｓ ｅ Ｓ ２ ｔ ａ ｈ ｘｔｕｓｏｎ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ０ ｎｄ ｔ ｅ ｘ ｒ ｓｏ ｐｅ ｄ ｉ １ ．５
关 键 词 ：镁 合 金 ；挤 压 ；数 值 模 拟 中 图分 类 号 ：ＴＧ３ ９ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：ｌ ７—４ ７２ １ ）３０ １一５ ６ ４６ ５ （ ０ １ ０ —０ Ｏ０
AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析
AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析作者：马睿来源：《科技经济市场》2013年第09期摘要：会引起镁合金的过烧和变形，甚至晶界上析出的第二相因过烧变得很疏松使镁合金的显微硬度很低。
关键词：镁合金；固溶处理；半固态等温处理；组织演变；性能0 引言镁合金经过铸造加工后不进行固溶处理，而是直接进行人工时效，从而获得比较高的时效强化效果，另外为了消除铸件的残余应力及变形镁合金的冷作硬化也可进行退火处理，而且通过晶粒细化可以显著提高镁合金的强度和塑性。
在改良铸造镁合金性能的过程中，如何取舍固溶处理和人工时效是一个值得研究的问题。
[1][4][6]传统的压铸是镁合金液以高速的紊流和弥散状态填充压铸型腔，使型腔内的空气在高压下可能会溶解在压铸合金毛培件内，或者形成许多弥散分布在压铸件内的高压微气孔。
这些高压下溶解的气体和微气孔在高温下会析出和膨胀，从而导致铸件变形和表面鼓泡。
为了消除这种缺陷，须采用半固态金属成形技术提高压铸件的内在质量。
半固态成形技术充型平稳、无金属喷溅、节能安全、铸件孔隙率很低，其工艺过程简单，成本低廉。
[3]本文主要研究了半固态等温热处理过程中，等温热处理温度和保温时间等工艺对AZ91D 镁合金半固态组织演变和性能的影响，以和固溶处理与半固态等温处理对AZ91D铸造镁合金组织形态和性能的影响，以及二者之间比较分析和联系。
1 实验方法1.1 固溶处理工艺1.2 半固态等温处理工艺本文采用半固态等温热处理法对铸造镁合金中应用最广泛的AZ91D进行了处理，探讨半固态等温处理中组织演变的过程和机理；为后续镁合金半固态成形提供理想的非枝晶组织。
[11]所以，制定的半固态等温处理工艺为：（1）在520℃分别保温10min、40min、60min、90min；（2）在550℃分别保温10min、40min、60min、90min。
为防止镁合金在加热过程中产生氧化腐蚀，在加热容器中放适量的硫磺，使硫磺燃烧释放SO2，从而起到保护效果。
基于SHPB实验的挤压AZ91D镁合金动态力学行为数值模拟
基于SHPB实验的挤压AZ91D镁合金动态力学行为数值模拟周霞;赵昌美;李利;黄宏军【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】使用霍普金森压杆技术对挤压AZ91D镁合金进行3种应变速率下的动态压缩实验，基于实验数据的拟合确定了其动态压缩的Johnson-Cook (J-C)本构方程。
采用拟合的J-C本构参数和LS-DYNA有限元软件对挤压AZ91D镁合金在3种应变速率下的SHPB实验进行了数值模拟，根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下完整的应力-应变曲线，并与实验及拟合的应力-应变响应进行了对比。
结果表明：当应变速率在400~1000 s-1之间变化时，AZ91D镁合金的应变速率敏感性随应变率增大而增大；基于J-C材料模型描述的AZ91D镁合金应变速率相关的应力-应变本构模型，其数值模拟结果与拟合结果及实验结果基本吻合。
【总页数】8页(P1968-1975)【作者】周霞;赵昌美;李利;黄宏军【作者单位】大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024;大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024;大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024;沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳 110870【正文语种】中文【中图分类】O347.3【相关文献】1.AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究 [J], 陈永哲;柴跃生;孙钢;陈睿;周俊琪;张敏刚2.AZ91D镁合金变速箱后壳挤压铸造成型工艺数值模拟分析 [J], 管滔滔;杨浩成;朱阳3.新型等通道转角模具挤压AZ91D镁合金的数值模拟 [J], 谢宝智;汤平利4.挤压AZ31镁合金的动态力学行为及本构模型 [J], 李飞龙;肖罡;郭鹏程;仪传明;刘晓红5.AZ91D镁合金等径道角挤压制备半固态坯数值模拟 [J], 赵祖德;张晓华;罗守靖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
AZ91D镁合金压铸样品仿真分析及腐蚀行为研究
AZ91D镁合金压铸样品仿真分析及腐蚀行为研究王全乐;郭艳萍;董兆博;王琳;霍少达;亢太萧;刘宝胜【摘要】通过铸造仿真软件(MAGMA)对AZ91D镁合金笔记本电脑底外壳压铸过程进行仿真分析,采用压铸方法及表面化学转化后处理制备样品.利用扫描电镜及能谱仪分析了样品的表面及亚表面的结构特征,极化曲线和盐雾实验用来研究样品的腐蚀行为.仿真分析结果表明,样品的填充时间为0.012 1 s.实验结果表明,在浇口位置附近基体微孔含量较低,而在填充远端,即排气孔位置,微孔含量明显增多.通过对样品内部气体含量的仿真分析进一步验证了这一结果.微孔主要是由熔融镁合金的高温使模具表面喷涂的脱模剂水分呈爆炸式膨胀导致的.另外,相对浇口位置样品而言,填充远端样品的耐腐蚀性严重降低,这是由于远端样品的化学转化膜不连续和不完整导致的,而这恰恰与微孔有直接的关系.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P20-24)【关键词】AZ91D镁合金;压铸仿真分析;化学转化处理;腐蚀行为【作者】王全乐;郭艳萍;董兆博;王琳;霍少达;亢太萧;刘宝胜【作者单位】太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG174.4压铸工艺之所以能在镁合金、锌合金及铜合金产品中得到广泛的应用，主要是因为其可以生产出形状较复杂的产品，而且保持较高的生产率。
但是一些内部缺陷是不可避免的，例如疏松、中心孔洞、缩陷等。
有时还会出现外表面的缺陷，如冷接纹、表面流痕及裂纹、充填不饱满等[1]。
AZ91D半固态流变压铸成形的研究
!"#$%半固态流变压铸成形的研究肖泽辉&’(’罗吉荣&’吴树森&’李东南&’毛有武&’宋象军&)&*华中科技大学材料学院’湖北武汉+,--.+/(*湘潭大学机械工程学院’湖南湘潭+&&&-01摘要2采用双螺杆机械搅拌方式制备半固态浆料/研究了345&6镁合金半固态浆料的流变压铸成形工艺7结果表明2压射压力在+-80-9:;’压射充型速度在&-8&0<=>内’固相率在&-?8@-?的浆料都能流变压铸成薄壁圆形铸件/半固态流变压铸成形比液态压铸成形的强度A伸长率分别提高,.?A++?’并可施以热处理’进一步提高性能’易于实现B净近成形C7关键词2半固态/镁合金/流变压铸中图分类号2D E&+@//D E(+5*(/D E(5(文献标识码23文章编号2&--&F,G&+)(--+1-(F--+&F-,H I J K L M NH O P Q R S M T Q KU V O M W M X P Q N Y%Q O Z[S I Q N YW M X!"5&%!T T M L\]^_‘a F b c d&’(’e f_g d F h i j k&’lfm b c F n a j&’e]o i j k F j p j&’q^_r i c F s c&’m_t u\d p j k F v c a j&)&*w x y z z{z|}~!"#$~{%’&’~(y z)*+)$,"#%$!-z|w x$")x"~)./"x y)z{z*-’0’y~)+,--.+’1y$)~/(*2)%!$!’!"z|}"x y*34)**’5$~)*!~)+)$,"#%$!-’5$~)*!~)+&&&-0’1y$)~1 !6S I X[7I289:;:<=F>>?@<>:9??9A B<@:;=C’?;@=D=?<9A B69@>;>:9A B=D345&6>@<9F>=E9C>E F??G<;>9A H@>:9B;:@C* D;@?@>F E:>9A C9>;:@C:;;::;@9A I@>:9=AJ?@>>F?@9A+-80-9:;’:;@B;:@H@E=>9:G9A&-8&0<=>’:;@>=E9CH=E F<@D?;>F :9=A=D:;@>E F??G9A&-?8@-?’:;@:;9A F<;E E C9>>>;>:9A B>;AK@?;@=D=?<@C K G C9@>;>:9A B/D;@:@A>9E@>:?@A B:;;A C@F E=A B;:9=A=D;E E=G K G?;@=D=?<9A B C9@>;>:9A B<@?@,.?;A C++?;9B;@??@>J@>:9H@E G:;;A:;;:K G E9L F9C C9@>;>:9A B*M F?F :;@?<=?@’:;@>;>:9A BD=?<@CK G>@<9F>=E9C?;@=D=?<9A BC9@>;>:9A B>;AK@>;??9@C;@;::?@;:<@A:’<9:;N A@:F>;;J@N J?=C F>:9H@*O O L P M X K S2>@<9F>=E9CJ?=>@>>/<;B A@>9F<;E E=G/?;@=D=?<9A BC9@>;>:9A B自(-世纪.-年代以来’半固态的研究一直成为人们感兴趣的热点R&S7虽然’材料的常规液态成形要经历液固共存的糊状态’但其液相中的固相呈树枝状形态’约存在(-?左右的固相时’树枝状的固相相互搭接’产生很大的阻力’失去成形性/而半固态中的固相呈非枝晶颗粒形状’即使液相中存在将近5-?的固相’仍具有一定的成形流动性能R(S7半固态成形的方法有流变成形和触变成形两大类R,S7流变成形与触变成形相比’具有低的能耗A工艺环节少A设备简单等优点’但流变成形在浆料的定量输送A转运方面有一定的难度7目前’国外研究的重点已从触变成形转向流变成形’而国内研究仍侧重在触变成形方面R+S7镁合金作为结构材料’具有一些独特的性能R0S’其应用涵盖航空A电子A通讯A计算机以及汽车等工业领域7我国是镁原料大国’而镁合金结构件的生产应用相对薄弱7本文应用双螺杆搅拌制备半固态浆料’研究345&6镁合金的流变压铸成形工艺7&试验条件试验用345&6合金)其液相线温度为050T’固相线温度为+.-T R@S1的化学成分)质量分数’?1如表&7合金采用电阻坩埚炉熔炼’U(V W M@混合气体保护’熔化温度控制在@(-8@0-T/熔化后的合金液经置于坩埚中的气压定量泵泵入双螺杆搅拌制浆机内搅拌制浆)此时双螺杆对镁合金液实施搅拌A剪切A挤压A搓碾及输送等综合作用R.S1/制好的镁合金半固态浆料采用带有气体保护的定量装置从搅拌机间歇地输送至压射室’实现流变压铸成形7表$!"#$%镁合金的化学成分3E4A9A X@W9Y F M@U95*-,-*.,-*(-0-*--&--*--&G,-*--&--*--&(-*---,压铸采用6Y Y(G-型卧式冷室压铸机7压铸模温度的控制用自行研制的模温控制器7该模温控制器采用的是将导热油通过高温油管向压铸模流道循环输送的方式’具有加热和冷却散热的功效7性能测试采用Z0-<<的试棒从中破开加工成两根Z@*+<<的标准试样7试验的压铸件为薄壁圆盘类’其最大尺寸Z&&-<<’主体壁厚为&*&<<7压铸模的镶块材料采用[&,’内浇口尺寸为.-*G<<\-*G<<’模温控制在(--8(0-T7温度测量用U9Y?F U9W9热电偶’金相组织观察采用9@M,光学显微镜’自主开发的软件计算固相率7$]^热加工工艺_‘a a]年第‘期工艺技术Q收稿日期2(--,F-0F&5基金项目2湖北省重点科技计划资助项目)(---(:-,-+1作者简介2肖泽辉)&5@0F1’男’湖南湘潭人’副教授’博士7万方数据!结果及讨论"#$%&液态压铸成形时’其组织为典型的树枝晶特征(半固态流变压铸成形时’其组织消除了树枝晶结构’非枝晶状的初晶细小)圆整’平均晶粒尺寸在*+,-以下(镁合金半固态浆料中存在着一定比例的非枝晶固相’粘度高于液态镁合金’但镁合金半固态浆料具有明显的流变特性’即其表观粘度随剪切应力的增大而下降(压力铸造可以提供大的成形速度和成形压力’有利于镁合金半固态的流变成形(表!为压铸充型速度及压射压力对流变压铸成形的影响(充型速度低至*-./时’浆料的流动性差’压铸件易产生未充满及流痕)裂纹缺陷(原因是充型速度低’对浆料的剪切作用小’浆料的表观粘度降低小0同时充型速度低’浆料的流动充型时间长’流动过程中浆料的冷却大’从而其流动性差0提高压射充型速度到%!-./’充型成形性能良好(当压射充型速度大至1+-./’则充型速度过大’浆料流动紊乱’产生飞贱)氧化夹杂和气孔等缺陷(当压射压力取2!345时’在压铸件的分型面上出现飞边)毛刺’表明压射压力过大0压射压力调整为!+345时’出现孔洞’表明压射压力过小’充型补缩能力小(当压射压力取6+345’半固态浆料的成形及补缩性均良好(此外’镁合金半固态的流变压铸成形与浆料的固相率)浆料的温度密切相关(随着浆料固相含量的增加)温度的下降’其成形能力降低’流变成形的压射充型速度)压射压力应随之调大(表788压铸充型速度及压射压力对成形的影响充型速度.-/9%流变成型特性压射压力.34588流变成型特性*流痕)裂纹!+88孔洞%!无缺陷6+88无缺陷1+氧化夹杂)气孔2!飞边)8888裂纹试验条件:固相率*+;’浆料温度*6+<0压射压力*+3450试验条件:固相率6*;’浆料温度*=*<0充型速度%*-./对试验的薄壁件’压射压力在6+>*+345’压射充型速度在%+>%*-./内’固相率在%+;>=+;的浆料都能获得良好的成形(图%为成形的带浇注系统的铸件及其金相组织?*;的硝酸酒精溶液腐蚀@’其半固态浆料的固相率为6A ;(成形的铸件表面质量好’非枝晶组织细小)圆整(分别对液态压铸)半固态压铸及半固态压铸再辅加施以B =热处理三种情况的力学性能进行测试’其结果如表1示(可见’半固态压铸的抗拉强度比液态压铸提高12;’伸长率提高66;’硬度相当(同时’半固态压铸件可以通过施以热处理’进一步改善和提高其性能’克服了普通压铸不能进行热处理的缺点(对半固态压铸件和液态压铸件的致密性和收缩情况进行的测试结果表明’半固态压铸件的密度比液态压铸件的大’收缩率比液态压铸件减少’可见半固态压铸件比液态压铸件更容易实现C 近净成形D (图%半固态流变成形件及其金相组织表E 不同条件F G H I J 合金的力学性能试验?条件@K L.345M .;硬度.N O液态压铸%1*1P !=!半固态流变压铸%A *6P ==1半固态流变压铸Q B =热处理!6*2P ==*注:固相率*+;’浆料温度*6+<’充型速度%*-./’压射压力*+345(双螺杆搅拌制浆’不仅使枝晶打断)破碎’消除枝晶形态’而且使浆料产生强烈的对流’固相晶粒界面处的液相温度和成分趋于均一’减小了温度过冷和成分过冷’抑制晶粒的枝晶状生长(此外’破碎的枝晶在对流的作用下’分布于液相中作为晶核’细化非枝晶组织晶粒(压铸充型速度快’连续冷却强度大’对浆料施加较大的剪切作用’有利于保持半固态组织和流变成形(1结论?%@对薄壁圆形铸件’压射压力在6+>*+345’压射充型速度在%+>%*-./内’固相率在%+;>=+;的镁合金半固态浆料都能流变压铸成形0?!@半固态流变压铸成形比液态压铸成形的强度)伸长率都有大幅提高’并可施以热处理’进一步提高性能’易于实现C 净近成形D (参考文献:R %S T 5U V 5W X /4’Y 5V Z4[’"\]^W /X WN _’‘a b c P d e 5V W e \/f 5U ^W gL h/e -^9/X i ^Z-e \5i U V X j e //^W g R [S P 35\e V ^5i 5W Z&e /^g W’!+++’!%:1A 2PR !S k U e W j e V &O ’3e f V 5L ^5Wl ’m i e -^W g /3n P l f e X i X g ^j 5i L e f 5o ^X V X p k W q %*;4L^W\f e j V h /\5i i ^r 5\^X WV 5W g e R [S P 3e \5i i B V W 5/’%$2!’1:%$!*PR 1S 谢水生’黄声宏P 半固态金属加工技术及其应用R 3SP 北京:冶金工业出版社’%$$$PR 6S k s t V h 3P l e j e W \5Z o 5W j e /^W /e -^q /X i ^Z U V X j e //^W g R "S P 4V X j e e Z q^W g /X p \f e 2\f ^W \e V W 5\^X W 5i j X W p e V e W j e X W/e -^q /X i ^ZU V X j e //^W gX p5i i X h /5W Zj X -U X /^\e /R n S :[5U 5W’!++!P 1%P R *S 马图哈T P N P非铁合金的结构与性能R 3S P 北京:科学出版社’%$$$PR =S "k 3^W \e V W 5\^X W 5i N 5W Z L X X ]n X --^\\e e P 3e \5i /f 5W Z L X X ]?o X i !@B e W \f e Z ^\^X W R 3S P X N ^X :"k 3^W \e V W 5\^X W 5i3e \5i /45V ]’%$$+PR 2S 罗吉荣’吴树森’宋象军’等P 半固态金属浆料的制备装置R 4S P 中国专利:#u+%!%%266P !’!++!P v 7w x y z {|}~}!"#$%&$’()*+,-./*$0$+1722w 3$P 7万方数据。
AZ91D镁合金半固态加工技术研究进展
AZ91D镁合金半固态加工技术研究进展吉泽升;许红雨;王振宇【摘要】半固态加工技术包括半固态浆料或坯料的制备和成形工艺,已经广泛应用于镁合金的加工.AZ91D是镁合金半固态研究及工业应用中最成功的一种镁合金,文中介绍了半固态加工技术及其特点,综述了近年来AZ91D镁合金半固态加工技术的研究现状与进展,包括半固态镁合金的微观组织、成形工艺及其成形件的性能,指出了镁合金半固态加工技术存在的问题,并对发展前景和发展要点进行了展望.%The semi-solid processing technology, comprised of the preparation and forming technology of semi-solid slurry or billet, has been widely used to process magnesium alloy. AZ91D is one of the most successful magnesium alloys in research and industrial applications. In this paper, the semi-solid processing technology and its characteristics were introduced and the latest status and research progress for processing technology of semi-solid AZ91D magnesium alloy were overviewed, including the microstructure, forming process and the mechanical property of semi-solid magnesium alloy. Meanwhile, the developing prospect and gist along with the existing problem of semi-solid processing technology were pointed out and discussed.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2011(016)005【总页数】6页(P5-10)【关键词】AZ91D镁合金;半固态加工;微观组织;成形工艺【作者】吉泽升;许红雨;王振宇【作者单位】哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TG146.20 引言在20世纪70年代初，随着部分凝固合金经连续剪切作用后呈现出触变性和伪塑性流变特性发现，美国麻省理工学院的Flemings教授等提出了半固态金属加工技术的新概念［1-3］.由于半固态金属独特的组织和流变及触变特性，相比于传统的铸造技术，金属半固态成型技术具有一系列的优点，其中最重要的是可以实现无湍流充填和近终成形，从而降低气体卷入的概率，提高产品性能甚至接近锻件水平［4］.因此，该技术在理论和技术研究以及应用上引起了各国的高度重视.自1990年至今，国际上召开了11届半固态加工专题的学术会议(International Conference of Semi-solid processing of alloys and composites)，第11届合金与复合材料半固态成形国际会议已于2010年9月在中国北京举行，下届国际会议定于2012年南非.AZ91D镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料之一，并且具有高的比强度、比刚度，良好的减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力等一系列优点.随着汽车轻量化及节能减排的需求，镁合金在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景［5］.半固态加工技术不但解决了镁合金难成形的问题，而且与传统方法相比具有流程短、近终形、成形性能好和产品质量高的优点［6］，促进了镁合金的基础和应用研究.1 AZ91D镁合金半固态浆料和坯料的微观组织研究具有近球状非枝晶组织的半固态金属浆料或坯料的制备是半固态成形的基础和关键.1.1 AZ91D镁合金半固态浆料的研究康永林等［7］发明了锥桶式半固态浆料制备方法(TRB)，研究了内锥筒旋转速度和剪切温度对AZ91D镁合金半固态微观组织的影响.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.结果表明，随着内锥筒旋转速度的增大，近球状固相颗粒更加细小并均匀的分布在基体中.当转速达到700 r/min时，初生α-Mg颗粒的平均尺寸为45 μm，形状因子可达0.81.随着剪切温度的升高，初生α-Mg颗粒更加圆整均匀，但是尺寸略有长大.徐骏等［8-9］研究了双螺旋搅拌过程中浇注温度、剪切速度和剪切时间对AZ91D镁合金半固态浆料组织的影响.剪切速度在一定范围内可以抑制初生相的形成.在连续剪切阶段增大剪切速度和剪切时间可以增加有效形核率，细化晶粒，使圆整球状颗粒均匀的分布在基体中.张小立等［10-11］利用旋转磁场对近液相线等温处理的AZ91镁合金熔体进行电磁搅拌，制备出固相率为3%～40%半固态浆料，并研究了半固态组织特征.低固相率组织中少数固相颗粒附聚在一起，半固态组织结构松散.而随着温度的降低，固相率增加，在强力搅拌熔体的过程中初生固相颗粒之间发生相互作用，相邻的固相颗粒发生滑动和塑性变形，固相颗粒焊合在一起形成独特的三维团簇组织形貌.LI等［12］研究了电磁振动技术(EMV)对AZ91D镁合金组织细化的影响.过低或过高频率都会使蔷薇状等轴晶粗化.而频率为900 Hz时，将获得细小等轴晶平均晶粒尺寸可达40 μm.在较高的振动频率3 500 Hz作用下，静磁场对组织的形成也有影响，可以使组织沿着磁化方向结晶，使组织具有明显的方向性.1.2 AZ91D镁合金半固态坯料的研究王金国等［13-16］研究了初始铸态组织、变形量和半固态等温热处理工艺参数对AZ91D镁合金半固态微观组织的影响.初始铸态组织中的枝晶越细小，则在部分重熔过程中生成的球状颗粒也越细小.随着变形量的增加，再结晶α-Mg的平均晶粒尺寸减小，半固态等温热处理后，组织中α-Mg晶粒更加细小圆整，当压缩变形量超过20%后，初生α-Mg晶粒尺寸的递减趋势不再明显.提高加热速率可以抑制新生再结晶晶粒的长大，细化α-Mg晶粒，获得细小的半固态球状颗粒组织.随着等温温度的升高，半固态浆料的液相逐渐增加.在等温过程中，由于界面曲率的作用，不规则固相颗粒逐渐球化.随着保温时间的进一步延长，球状固相颗粒发生长大并遵循Oswald熟化机制.张倩倩和曹占义等［17-19］系统的研究了压缩变形量、等温温度、保温时间以及非对称变形对AZ91D镁合金半固态组织影响.随着压缩变形量的增大，试样的微观组织由枝状晶变为链状晶，最终变为纤维状组织.这种变化表明预变形破坏了原始的枝晶组织，并存储了大量的变形能，并最终影响半固态组织演变.等温温度的提高能够降低固相率并加速固相颗粒的球化演变.随着保温时间的延长，半固态固相颗粒更加球化，但是固相颗粒有长大趋势.由于试样内部变形的不均匀性，非枝晶组织的转变速度因变形区域的不同而各异.随着时间的推移，整个试样中固相率降低，固相颗粒增大，非对称性变形对组织的影响变小，可以获得均匀的半固态组织. 姜巨福和罗守靖等［20-22］将等径角挤出(ECAE)和半固态等温热处理分别引入SIMA法的应变诱发和熔体激活两工艺，提出了新SIMA法.新SIMA法制备的AZ91D半固态坯料的微观组织晶粒细小，平均晶粒尺寸为20 μm，球化程度高，大大提高了试样的其力学性能.随着挤出道次的增加，合金的共晶相熔化激活能降低，半固态组织更加细小.提高等温温度可以缩短完全再结晶的时间.液相一旦出现，晶粒将发生合并和Ostwald熟化.随着等温时间的延长，液相率同样会增加，晶粒也会粗化.液相率和球化率有直接的关系，增加液相可以提高球化率.许红雨等［23］采用热挤压方法成功将AZ91D镁合金屑料制备成半固态坯料.该方法不但可以获得细小均匀的球状半固态组织，还为屑料的回收提供了一种新思路. 赵祖德等［24］提出了一种制备球状组织坯料的新方法，即近液相线锻造和部分重熔法，并研究了温度和时间对AZ91D+Y合金在部分重熔过程中半固态组织演变的影响.在部分重熔过程中，细小的枝晶首先转变为块状.随着保温时间的延长，块状晶破碎称为多边形固相颗粒.延长保温时间和提高加热温度可以加速球化.2 AZ91D镁合金半固态成形工艺研究2.1 流变成形在流变成形过程中，半固态金属浆料的保存和输送是其难点与关键，因而该技术的进展较缓慢.但是相比于触变成形，流变成形更节约能源、流程更短、设备更简单，因此，流变成形技术仍然是未来半固态金属成形技术的一个重要发展方向.张二林等［25］利用双螺旋半固态挤出机制备出固相率约为15%的AZ91D镁合金半固态浆料并进行流变压铸成形.双螺旋搅拌不仅可以细化初生α-Mg固相颗粒并使之均匀分布，其平均晶粒尺寸为60 μm，而且均匀分散液相中的溶质原子，从而在最后共晶反应时，二次α-Mg均匀形核长大，平均尺寸为10～30 μm.流变压铸试样的抗拉强度高达248 MPa、延伸率也达到了5.5% ～6.5%.通过对拉伸试样断面进行扫描电镜观察及分析，试样主要发生脆性断裂，裂纹主要萌生于脆性的共晶相，从而引起韧性α-Mg相界面破坏和试样的最终断裂.刘国钧等［26］采用流变压铸工艺回收AZ91D镁合金铸锭和压铸废料.流变压铸组织均匀细小，气孔率低，没有发现氧化颗粒和氧化膜.包含杂质元素的金属间化合物形成细小球状颗粒并均匀的分布于基体中.相比于传统压铸合金，流变压铸工艺回收AZ91D镁合金的力学性能显著提高.KHOSRAVANI等［27］通过改变挤出速度和挤压比研究了AZ91+Ca镁合金半固态反向挤出过程中的固液分离特性.液相分离行为遵循Darcy法则.同时提出增加挤出速度或增大挤压比可以改善半固态坯料的均匀性，但是过高的剪切速率会导致挤出试样卷气.康永林等［7］将TRB和压铸工艺相结合开发了流变压铸工艺和设备.相比于传统的压铸工艺，流变压铸工艺可以改善试样的力学性能，尤其是延伸率可以提高80%.2.2 触变成形触变成形是一种近净成形工艺，由于坯料输送方便，易于实现自动化操作，因此触变成形是目前工业应用最广的半固态金属成形方法.姜巨福等［20，28］采用等径角挤出工艺制备AZ91D镁合金半固态坯料并进行触变锻造成形.新的SIMA法触变锻造成形卫星角架的球状晶组织得到了明显的细化，平均晶粒尺寸为26 μm，成形零件时具有优良的充型性能，并显著提高成型件的室温力学性能和高温力学性能:屈服强度、抗拉强度、和延伸率分别达到了室温时的213.1 MPa、312.6 MPa，5.2%和高温时的 116.4 MPa、181.6 MPa，18.0%.陈体军等［29-30］研究了往复滑动干摩擦条件下触变成形AZ91D镁合金的摩擦磨损特性以及工艺参数对摩擦磨损特性的影响.结果表明，触变成形合金的耐磨性远远高于永久铸型铸造合金的耐磨性.这主要是因为触变成形工艺明显的减少了气孔，细化了晶粒并产生固溶强化和加工硬化.随着往复频率和负载的增大，磨损机制都是由微缓磨损机制(氧化磨损和/或微机械磨损)向严重磨损机制(塑性变形诱发磨损和/或剧烈塑性变形附有剧烈黏着磨损)转变.工艺参数不能改变磨损机制，但是能显著影响磨损率.随着重熔时间的延长或模具温度的提高，磨损率增加.此外，由于触变成形试样显微组织的不均匀性，不同部位的磨损行为也不相同.吉泽升等［31］利用DEFORM-3D有限元分析软件对AZ91D镁合金半固态的触变成形进行了数值模拟，并建立了不同的应变速率下的刚粘塑性本构模型.有限元分析结果与触变成形试验数据相吻合.赵祖德等［32］研究了半固态等温热处理和等径角挤出对触变锻造成形AZ91D+Y镁合金力学性能的影响.结果显示，Y的添加显著细化了β-Mg17 Al12相，同时生成棒状Al2Y沉淀相，并最终细化半固态组织中的固相颗粒.与半固态等温处热理相比，在相同的等温条件下，等径角挤出的AZ91D+Y镁合金合金组织更加细小、均匀，固相颗粒为完全近球状或球状，触变锻造成形试样的拉伸性能明显提高，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到303.1 MPa，147.6 MPa和13.27%.NAMI等［33-34］采用压痕蠕变技术，研究了 Ca和稀土元素对铸态和触变压铸成形镁合金AZ91组织和蠕变性能的影响，并基于幂律方程分析了其蠕变机制.研究显示，通过添加Ca和稀土元素，微观组织中β-Mg17Al12相的数量减少了，而随之形成新的Al11RE3相和Al2Ca相.在保温过程中，铸态AZ91和AZRC91中的初生α-Mg颗粒发生Ostwald熟化.Ca和稀土元素的添加抑制了固相颗粒的长大粗化，然而固相颗粒的形状因子没有明显的变化.在150～212°C温度下，触变成形AZ91合金的蠕变性能得到了很好的改善.沿位错线扩散控制位错攀移机制在蠕变过程中起主要作用.程远胜等［35］研究了AZ91D镁合金部分重熔过程中的组织演变和触变挤出成形试样的力学性能.结果表明，重熔过程中铸态AZ91D的组织演变可以分为共晶相的溶解、结构分离、球化和固相颗粒长大4个阶段.固相颗粒尺寸随着保温时间的延长先减小再增加，且保温时间超过10 min后颗粒具有明显球化的趋势;随着保温温度的提高，球化程度略有降低.触变挤出试样的力学性能也有明显的提升，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了263.3 MPa、120.0 MPa和7.19%.美国Dow化学公司将塑料的注射成形原理应用于半固态金属加工过程，于1989年发明了镁合金触变注射成形技术(Thixomolding)［36］.该半固态成形技术是集半固态浆料的制备、输送、成形于一体的一步成形法，与流变成形比较，无需将坯料搅拌制成半固态浆料，无需熔炼设备，从而避免了镁合金熔炼时带来的氧化、夹杂等缺陷;与触变压铸相比，无需先制成半固态锭坯.镁合金半固态触变注射成形技术较好的解决了固态金属浆料的保存输送、成形控制困难等难题，并且属于近终成形，与锻造制品相近，为半固态金属成形技术开辟了新的前景. CZERWINSKI等［37-38］研究了不同固相率下触变注射成形AZ91D合金的组织和性能.固相率对断口形貌的影响较大，随着固相率的增大，合金的性能逐渐降低.对于固相率不超过20%的合金，未熔固相的内部结构和快冷液相组织共同影响合金的性能;而在固相率较高的情况下，未熔固相和急冷液相组织之间的界面成为影响触变注射成形镁合金力学性能的关键因素.近年来，张友法等人对触变注射成型AZ91D镁合金做了系统的研究:1)工艺参数对触变注射成形AZ91D镁合金微观组织的影响［39］.固相颗粒尺寸随着料筒温度的增加而减小，而固相颗粒的形貌没有发生根本变化.提高螺杆转速可以加速溶质扩散从而减小颗粒尺寸并使之圆整化.另外，低注射速度或较低的模具温度使得冷却速率增大，从而细化固相颗粒.触变注射成形具有临界固相率(10% ～20%)，是颗粒合并和Ostwald熟化的分界点，超过该临界固相率后颗粒迅速长大.2)半固态AZ91D镁合金触变注射成形过程数值模拟及参数优化［40］.利用平行板压缩法和Couette流变仪，分别研究低剪切速率和高剪切速率下半固态AZ91D 镁合金的流变及触变特性，从而拟合出螺杆转速和料筒温度对半固态AZ91D合金的初始粘度和极限剪切粘度关系式.基于Carreau粘度模型，模拟了不同工艺条件下的半固态AZ91D镁合金触变注射成形过程.料筒温度和螺杆转速可以影响浆料的粘度并对后续成形过程中的其它参数产生影响.而注射速度主要对喷嘴和浇口的剪切作用有影响，模具温度对实验结果影响不大.3)触变注射成形 AZ91D镁合金的力学性能［41］.触变注射AZ91D镁合金的力学性能和断裂机制取决于气孔率、初生固相颗粒的尺寸和固相率以及液相中共晶β-Mg17Al12相的尺寸.当初生固相率低于10%，由于初生α-Mg的作用，主要发生共晶相的界面失效.当固相率较高时，裂纹往往产生于共晶相和先析α-Mg晶界处.升高料筒温度和提高压射速度均能提高零件的拉伸性能，而升高模具温度或提高剪切速度会降低拉伸性能.4)触变注射成形AZ91D镁合金中固相颗粒的形貌演变和液相的凝固行为［42］.典型触变注射成形AZ91D合金由α-Mg和β-Mg17Al12两相构成，α-Mg相又可分为未熔固相和初生固相.未熔固相主要有形貌较为接近球状的固相、形貌不规则的固相、内部含有小液池的固相以及包裹液相的固相4种形貌.形貌不规则的固相被认为是球状固相和包裹液相的固相的中间发展形貌，内部含有小液池的固相可能是包裹液相的固相的初级形貌，包裹液相的固相则可能发生破裂形成不规则固相，最终发展成球状固相.球状固相被认为是最理想的也是最终的固相形貌.初生固相在液相合金中形核并长大，直至有不稳定长大行为发生为止，较为细小、圆整，主要受冷却速率的影响.3 结语半固态加工技术是一种近终型成形技术，可以有效的提高镁合金塑性和延展性，对AZ91D镁合金的广泛应用起着非常重要的作用，被誉为21世纪新一代有发展潜力的金属成形技术.目前，AZ91D镁合金半固态加工技术的研究工作主要集中在非枝晶组织合金的制备方法、半固态等温过程中的组织演变、半固态成形工艺及力学性能等方面.在今后的研究工作中，半固态加工的基础理论及工业应用成形技术仍有待加强.1)半固态成形理论的研究与完善，包括半固态坯料制备和成形过程中非枝晶组织的形成机理及对性能的影响.2)优质半固态坯料的制备工艺，综合各方法的优点，采用复合工艺制备坯料，通过调整各工艺参数，获得超细球状晶粒.3)半固态成形工艺新技术的开发，为了降低生产成本，提高生产效率，工艺简单的半固态成形工艺会成为未来发展的趋势.4)计算机数值模拟，应用计算机对半固态金属成形过程进行数值模拟并优化设计工艺参数.镁合金半固态成形技术可以精确的控制产品形状尺寸，很好的提高产品的性能，大大的降低生产成本，必将在金属成形技术中占据越来越重要的地位，促进我国工业发展.参考文献:【相关文献】［1］SPENCER D 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半固态AZ91D镁合金压铸过程的数值模拟
半固态AZ91D镁合金压铸过程的数值模拟
江运喜;黄国杰;谢水生;李雷
【期刊名称】《塑性工程学报》
【年(卷),期】2006(13)2
【摘要】采用机械搅拌方式研究了半固态AZ91D合金的流变特性,并根据实验数据,拟合出剪切速率为238s-1时,半固态AZ91D合金的固相体积分数和表观粘度之间的关系式。
从流体力学的角度,采用数值技术对半固态AZ91D镁合金的压铸过程进行了研究。
数值模拟结果表明,半固态浆料温度为550℃、模具温度为300℃、压铸速度为1m/s时,该文所设计的压铸件的压铸过程能很好地进行。
同时,该研究工作能为分析压铸成形过程提供有益的信息。
【总页数】4页(P89-92)
【关键词】AZ91D;镁合金;半固态加工;流变特性;压铸;数值模拟
【作者】江运喜;黄国杰;谢水生;李雷
【作者单位】北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.2
【相关文献】
1.AM60镁合金半固态触变压铸充型过程的数值模拟 [J], 贺雄伟;揭小平;闫洪
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5.半固态AZ91D镁合金浆料的流变压铸过程数值模拟 [J], 白月龙;徐骏;张志峰;毛卫民;徐宏
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AZ91D镁合金挤压铸造的数值模拟
Mechanical, Automotive and Materials Engineering, University of Windsor, Windsor, Ontario, Canada N9B 3P4 E-mail: huh@uwindsor.ca
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INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING
Received 2 April 2001, accepted for publication 12 September 2001 Published 23 October 2001 Online at /MSMSE/10/1 Abstract A two-dimensional model has been developed to simulate heat transfer and solidification phenomena of squeeze cast magnesium alloy (AZ91D). The model was based on the control-volume finite-difference approach and on the enthalpy method. The computation was carried out to understand the effect of varying processing parameters, such as applied pressure and die temperatures, on the solidification and cooling behaviours of AZ91D. The model computed the temperature distributions, the cooling curves, the shape and position of the phase front and total solidification time of a cylindrical squeeze casting. The predicted results show that high applied pressures and low die temperatures result in a high heat transfer across the casting–die interface, and consequently solidification and cooling rates increase. The comparison indicates that the predicted results are in close agreement with the existing experimental data.
AZ91D镁合金半固态触变成形的数值模拟
摘 要 : 采用商业有限元软件 D EFORM3DTM 对半固态镁合金 AZ91D 的触变成形过程进行了数值模拟 , 并利用自 制的模具 , 在加热到 570 ℃保温不同时间的情况下 , 对 AZ91D 镁合金半固态坯料进行触变成形试验 。通过模拟分 析的结果与试验的实际结果进行对比 , 得出了最佳触变成形工艺参数 , 同时 , 在一定程度上验证了数值模拟分析结 果的可靠性 。 关键词 : A Z91D 镁合金 ; 触变成形 ; 数值模拟 ; 有限元 中图分类号 : T G1461 2 + 2 文献标识码 : A 文章编号 : 100722012 (2006) 0320104204
106
塑性工程学报
第 13 卷
2 结 论
1) 对 A Z91D 镁合金半固态成形进行了三维刚 粘塑性有限元数值模拟 , 通过试验结果与模拟结果 对比 , 得出充型模拟结果和试验结果基本吻合 。
2) A Z91D 镁合金半固态流动成形在 570 ℃成型 时 , 随着半固态等温时间的增加 , 成形件的组织将 越来越细化 、均匀 , 固相颗粒也会更加球化 , 液相 增加 ; 存在临界成形力和最大成形力随着半固态等 温时间的延长而减小 ; 最佳的半固态等温时间为 30min～45min 。
[ 6 ] Dominique Bouchard ,Jo sée Colbert , Frédéric Pineau. Characterization of co ntact heat t ransfer coefficient s and mat hematical modeling of a semi2solid aluminium die casting. The 8t h S2 P International Conferences , 2004 ,Limassol ,Cyp rus ,2004
半固态流变压铸成形计算机仿真研究
263BIOTECHWORLD 生物技术世界1 国内外研究现状随着社会的飞速发展,半固态处于高新技术与成熟的压铸技术有机的结合,半固态成形技术拥有了成形工艺的一席之地。
近几年流变压铸技术的优势突然涌出,流变压铸技术较触变压铸技术有了更广泛的挖掘潜力,在成形的过程中,流变压铸技术相对比较简单,不需要二次加热,工艺流程缩短,效率高。
近年来流变成形技术开始引起了人们的重视,如美国康奈尔大学和英国Brunel分别提出了单螺旋机械搅拌式和双螺旋机械搅拌式流变成形技术,日本UBE公司提出了低过热度倾斜板浇注式流变铸造技术[1]。
许多新型的流变铸造技术正在逐步地走向成熟。
目前,国内外许多学者在对流变压铸成形技术进行研究的过程中,总结出影响和制约流变压铸技术工业化应用的主要问题在于浆料制备方法及定量浇注技术上的改进、合理压铸工艺参数的确定、浇注过程的控制和系统设计等方面[2]。
另有,我国对镁基复合材料半固态流变成形组织、性能与浆料的固相率对成形技术的影响规律缺乏认识。
2 流变压铸的特点和发展前景半固态压铸成形技术有两种,分别是触变压铸和流变压铸。
触变压铸是将半固态浆料冷却凝固在进行二次加热成形。
流变压铸是将半固态浆料直接转移到压射室进行加热压铸成形。
在能耗方面,流变压铸不需要进行二次重熔加热,不会造成在二次加热时的表面氧化,减少了额外的加工费用;流变压铸浆料比触变压铸浆料有更高的液相率,充型能力更好;余料、废料等可以回收利用[3]。
因此,流变压铸较触变压铸高效、耗能小、成本低、工艺简单,正是当前能源、环境的紧迫压力下正所需要的,更加适应未来的发展趋势。
因此,流变压铸是未来半固态成形的重要发展方向,该技术应不断地改进和完善。
3 半固态流变压铸的计算机仿真研究压铸充型是在封闭金属型内完成的,传输比较复杂,可能会导致检测充型流动过程的结果不精确等,然而,计算机仿真技术可以对充型凝固过程进行动态显示,预测铸件缺陷可能出现的位置。
半固态流变压铸AZ91D镁合金的组织与性能
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镁 合金 作 为 最 轻 的 金属 结 构 材 料 ，具 有 密 度 小 、
１ 试 验 方 法
１ １ 试 验 材料 ．
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镁合金半固态流变压铸充型凝固过程数值模拟及试验研究
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AZ91D镁合金等径道角挤压制备半固态坯数值模拟
AZ91D镁合金等径道角挤压制备半固态坯数值模拟
赵祖德;张晓华;罗守靖
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2007(36)5
【摘要】基于半固态坯采用等径道角挤压(ECAE)制备的应用背景,采用PRO/E建立了等径道角挤压的几何模型,通过压缩实验获取了AZ91D镁合金的高温应力应变曲线,采用有限元软件DEFORM-3D对ECAE挤压变形过程进行了模拟,分析了内外转角部位的应力(平均应力、最大主应力和等效应力)变化、应变分布情况等,以揭示等径道角挤压变形跟模具内转角半径的关系。
结果表明,模具内转角半径不为零时,坯料挤压过程中,将有正应力存在,并且内外转角应力变化不尽相同;应变分布不均匀,具有一定梯度;内转角部位,除了承受剪切,还受到压缩作用,外转角反之。
【总页数】4页(P82-84)
【关键词】AZ91D;半固态坯;等径道角挤压;数值模拟
【作者】赵祖德;张晓华;罗守靖
【作者单位】中国兵器工业第五九研究所第三研究室;哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG376.2
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1.等径道角挤压预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中的微观组织演变 [J], 姜巨福;林鑫;王迎;曲建俊;罗守靖
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3.等径道角挤压在AZ91D镁合金半固态加工中的应用 [J], 姜巨福;罗守靖;邹经湘
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AZ91D镁合金半固态挤压铸造的研究
!"#$%镁合金半固态挤压铸造的研究李元东&郝远&陈体军’甘肃工业大学材料科学与工程学院&甘肃兰州()**+*,摘要-研究了./012镁合金在不同半固态温度下的挤压铸造3结果表明-半固态等温热处理可以将金属型铸造的./012镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织&并能进行半固态挤压成形3./012镁合金半固态挤压成形所需的最佳工艺条件是加热温度+(*4左右&保温时间5+6)+789&或加热温度+:*4左右&保温时间1*65*7893关键词-镁合金;半固态;挤压成形;非枝晶组织中图分类号-<=1>?@5A5;<=5>0@5文献标识码-.文章编号-1**1B):1>’5**>,*1B***(B*5C D E F G H I C J E K K L K M N O D P Q RH I!"#$%SN R Q K O P E T!U U H G P QC K T P V O H U P FC D N D KW X Y Z[\B]^\_&‘a bY Z[\&c‘d ef g B h Z\’i j k k l m l j nop q l r s p k t u v s l w v l p w xy w m s w l l r s w m&z p w t{|w s}l r t s q~j n!l v"w j k j m~&#p w$"j{()**+*&i"s w p,!%O D&N’D-<()*+,))-).B/0*18923457068781843./0127029)*8,70774889*)78B*478.*101)90**1,.8).@<()5)*,71* *(491(011()*)78B*478.8*41()5707()01B15)017)91/091,591().)9.5818/*15,/1,5)43./0127029)*8,70774868:)5B 709)9174,7./0*18914*:()548.*@.9.1()89241031)5()01B15)017)91/096),*).1434570184968*+,))-).B/0*1892@<()6)*1*)78B*478.*15,/1,5)345;;</096)461089).01064,1+(*409.1()(47.892187)064,15+6)+789&45064,1+:*409.1()(47.892187)064,11*65*789@=K G>H&F O-7029)*8,707748;*)78B*478.*101);;+,))-)/0*1892;949B.)9.5818/78/54*15,/1,5)镁合金作为最轻的金属结构材料&它具有密度小’密度只有1@(>2@/7)&仅为铝合金的?>A&锌合金的5(A和钢的5)A&,B比强度和比刚度高&阻尼性B切削性好等优点3过去镁合金制品绝大部分是压铸件C1&5D3近年来研究的半固态金属成形技术C)6+D具有充型平稳B无金属喷溅B金属液氧化少B节能B操作安全B减少铸件内孔洞类缺陷等优点3在以往研究的基础上C?&(D&本文研究了./012镁合金在不同半固态温度下的挤压铸造成形31实验方法实验所用合金为商用./012镁合金3其液相线为+0?4&固相线为>?:4&开始熔化温度为>5143半固态成形所要求的固相率一般为>*A6?*A&对应的温度区间为+:*6+?*4C:&0D&根据相图可以得到不同温度下的固相率3成形实验用自行设计的模具进行挤压成形&在1***E F压力实验机上进行&模具预热温度为)**4&试样在炉内分别达到设定温度+?*4B +(*4B+:*4和保温时间1*6?*789&然后用顶杆推入模具型腔内进行挤压成形&挤压成形的装置如图1所示3成形试样制备-试验研究?收稿日期-5**)B*?B*5基金项目-科技部第三批中B以合作基金项目’5**5B*5,;X:?)Y计划国际合作项目’5**5..2<))*),;甘肃省中青年科技基金储备项目’Z;B*11B.55B**0,3作者简介-李元东’10(1B,&男&甘肃白银人&博士生&主要从事新型合金及现代成形技术的研究3万方数据!实验结果与分析"#$%&镁合金试样在炉内达到设定温度’()*时+树枝晶形貌逐步消失+形成大块状晶粒+且只有晶界上的共晶体发生重熔+保温%),-.时+由于温度高于固相线不多+加热时间短+组织对温度/时间的响应滞后+使之与不保温相比变化不明显0当保温时间达到1),-.后+组织对温度/时间的响应滞后消失+液相比例增多+已熔化的共晶液相渗入晶界内+使得小晶粒分离+并球状化+晶粒平均尺寸为2)3,0同时发生晶粒的合并长大+即晶粒的熔化分离与合并长大同时存在+只是处于动态的分离与合并中4见图1560达到$),-.后+晶粒尺寸明显粗化+为%))3,以上0在’()*半固态等温热处理时进行成形+无论保温时间多长+都很难成形出完整的零件0这是由于温度太低+固相率过高4约为7)86+流动性较低所致0456’()*91),-.4:6’7)*91),-.4;6’2)*9%),-.图1"#$%&合金在不同温度下保温的组织当温度设定在’7)*时+合金组织已开始发生明显变化+晶界上的共晶组织已基本熔化完+并且在晶粒内部有液相析出+预示着在进一步的保温过程中+由于界面能的作用使之再次被破碎分离0如果保温时间少于!),-.+则由于组织对温度/时间的响应滞后+试样内部温度分布不均匀+固相晶粒之间的相对滑动受到阻碍+流动性不好+不能成形出完整的零件0继续保温到1),-.时+晶粒尺寸最小+达到(’3,4如图1:6+此时+挤压成形过程中半固态浆料可以充满模具+具有良好的成形性4如图<60然后随着保温时间的延长+晶粒尺寸明显长大0当延长保温时间达到<’,-.以上时+试样变形相当严重+而不能将其全部推入模具型腔内+使得成形所需的料不足+因而成形出的零件也不完整0图<"#$%&合金在’7)*91),-.下的挤压件当炉内温度设定在’2)*时+由于温度较高+此时固相率仅为<)8左右+从开始熔化到’2)*一直处于升温熔化过程中+后凝固的枝晶组织在此先熔化+因此+得到的组织形状各异且不规整0保温%),-.时+晶粒尺寸为(73,4如图1;6+而在随后的保温过程中+晶粒尺寸逐渐长大0当保温%)=!),-.时+也可以成形出轮廓完整的零件0而保温时间少于%),-.时+则不能成形出完整的零件0保温时间过长+超过!’,-.时+也使得锭料变形+很难将其推入模具型腔内+并且成形后零件表面氧化非常严重0从保温时间对"#$%&镁合金半固态组织的影响来看+无论温度多高4’()=’2)*6+保温时间小于1) ,-.时+晶粒尺寸主要为熔化分离+且保温时间相同4%),-.6时+温度越高晶粒尺寸越小+即熔化分离速度越快01),-.以后合并长大逐渐成为主流+特别是() ,-.以后+固相率越高+合并长大的趋势越明显0这种长大的趋势一方面是由于>?@A5B C熟化D%)E+即大晶粒长大+小晶粒重熔0另一面由于如此高的固相率4达到<)8=()86+合并长大机理D%%E是在所难免的0粗化过程随着保温时间的延长+还将继续进行+这种晶粒的长大不利于半固态成形01结论4%6当温度低于’()*时+半固态组织中固相率较高+晶粒尺寸较大+无论保温时间多长+都很难成形出完整的零件04!6"#$%&合金半固态成形所需的最佳工艺条件是加热温度’7)*左右+保温时间!’=1’,-.+或加热温度’2)*左右+保温时间%)=!),-.0416半固态等温热处理中+在相同的保温温度下+随着保温时间的延长+"#$%&合金组织先熔化分离+而后固相晶粒长大+但两种机制并存于整个半固态区间的保温过程中+晶粒的长大不利于半4下转第%%页6F G H I H J G K L M N O PN Q R S T UV W X Y T N Z N U[\]]^_N‘a万方数据排冷加工过程的影响!所测得的纯铜的电阻率为"#"$%&’’()**+,*!在这里近似为$""-./012如果将试样中厚度超过"#34**的部分认为全部由05组成!将从表面到"#34**处材料的电阻率看作综合涂层电阻率!则根据./01电导率百分值和有关式!在本实验条件下!当激光熔覆层和等离子喷涂层的厚度为"#34**时!熔覆层和喷涂层的电导率分别为%"#’-./01和43#4-./01!由此计算出!当铜排厚度为3**时!激光重熔和等离子喷涂铜排的整体电导率则分别为6&#+-./01和6+#$-./012随铜排厚度的增加!激光重熔和等离子喷涂铜排的整体电导率将不断增加2激光重熔后熔覆层和铜排整体的电导率均高于等离子喷涂层相应的电导率!也说明激光重熔后铜排有较好的导电性能23结论激光熔覆07等离子喷涂层克服了等离子涂层的层状分布8孔隙组织和机械镶嵌的缺点!得到组织致密且与基体结合良好的熔覆层2激光熔覆层的电导率远大于等离子喷涂层!当试样厚度为"#34**时!激光熔覆和等离子喷涂整体试样的电导率分别为%"#’-./01和43#4-./01!当试样厚度为3**时!激光熔覆和等离子喷涂整体试样的电导率分别可达到6&#+-./01和6+#$-./012参考文献9:$;<=>?7@?A B?7CD#1E57F?G E E HE=0E I I?7J=K0E I I?7/L L E M B:D;# /1D!D?>J L B C J7H!N O!$6%6#:+;DJ B B J L B H A P G#G A=J7M/L L E MC Q J B?R A J S7J*B:D;#/1D!D?>J L BC J7H!N O!$66"#:3;T?B>UV#0E I I?7J=K A>B/L L E M B:D;#U L L A B O E7@E E K!0Q A F Q?B>?7!<W!$6X+#:’;O A7E B?/#!W E Y J M J B Q AW Z#157[J F?J L L E M A=S E[F E I I?7@A>QF Q7E*A5*Y M0N+L J B?7:\;#DJ>?7#1F A#U=S#!$66’!/$%’9$66# :4;R5>>JDJ]5*K J7\!DJ==J.#^J B?7B57[J F?J L L E M A=SE[F E 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物理性能 密度 （６５０ "）／（ｋｇ ! ｍ－ ３） ! 比热 （６５０ #） ／ （ｋＪ ｋｇ－ １Ｋ－ １） 液相线 ／$ 固相线 ／% 潜热 ／ % ｋＪ ! & ｋｇ－ １ 数据
１ ６８０ １．３ ５９５．００ ４７０．００ ３７３
!# ! " !# ! " !# ＋ ＋ ＋( !!" ! # ＝ ! " !’ !$ !% !% !& !& !’
式中 $ !"为定压比热容 ’ " 为热导率 ’ (为热源项 #
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%５ &
图 ３ 分型面位置 Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｐａｒｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ＹＵ Ｙａ ｎ－ｄｏｎｇ １，２， Ｊ ＩＡＮＧ Ｈａ ｉ－ｙａ ｎ １， ＺＥＮＧ Ｘｉａ ｏ－ｑｉｎ １， ＺＨＡＩ Ｃｈｕｎ－ｑｕａ ｎ １， ＤＩＮＧ Ｗｅ ｎ－ｊｉａ ｎｇ １， ＬＵＯ Ａｌａ ｎ Ａ．３， ＬＩＵ Ｘｉｎ－ｋｕａ ｎ ３ （１． Ｌｉｇｈｔ Ａｌｌｏｙ Ｎｅ ｔ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎａ ｔｉｏｎａ ｌ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒｃｈ Ｃｅ ｎｔｅ ｒ，Ｓ ｈａ ｎｇｈａ ｉ Ｊ ｉａ ｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ， Ｓ ｈａ ｎｇｈａ ｉ ２０００３０， Ｃｈｉｎａ ； ２． Ｓ ｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｈａ ｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａ ｒｂｉｎ１５００４０， Ｈｅ ｉｌｏｎｇｊｉａ ｎｇ， Ｃｈｉｎａ ； ３．Ｇｅ ｎｅ ｒａ ｌ Ｍｏｔｏｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａ ｔｉｏｎ， ＵＳ Ａ４８０－１０６－２１２） Ｉｎ ｏｒｄｅ ｒ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｂｅ ｓ ｔ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｐａ ｒａ ｍｅ ｔｅ ｒ， ｗｅ ｓ ｉｍｕｌａ ｔｅ ｖａ ｃｃｕｍ ｄｉｅ ｃａ ｓ ｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅ ｌｐ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａ ｌ ｅ ｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔ ｆｏｒ ｍａ ｇｎｅ ｓ ｉｕｍ ａ ｌｌｏｙ ＡＺ９１Ｄ ｓ ｈｅ ｌｌ ｐａ ｒｔ ｗｉｔｈ ｆｉｎｉｔｅ ｅ ｌｅ ｍｅ ｎｔ ｅ ｍｕｌａ ｔｉｏｎ ｓ ｏｆｔｗａ ｒｅ ． Ｔｈｅ ｓ ｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ ｒｅ ｓ ｕｌｔ ｓ ｈｏｗｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｐａ ｒａ ｍｅ ｔｅ ｒ ｉｓ ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ６５５ ! ， ｉｎｊｅ ｃｔｉｏｎ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ３ｍ／ｓ ， ｍｏｌｄ ｉｎｉｔｉａ ｌ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ２００ ! ． Ｕｎｄｅ ｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃａ ｓ ｅ ， ｗｅ ｆｏｒｅ ｃａ ｓ ｔ ｔｈｅ ｄｉｓ ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ａ ｎｄ ｃａ ｕｓ ｅ ｓ ｏｆ ｃａ ｓ ｔｉｎｇ ｆｌａ ｗｓ ｉｎ ｒｅ ｓ ｐｏｎｓ ｅ ｔｏ ｆｉｌｌｉｎｇ ａ ｎｄ ｓ ｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ． Ｅｖｅ ｎｔｕａ ｌｌｙ ｗｅ ａ ｄｏｐｔ ｃｏｒｒｅ ｓ ｐｏｎｄｉｎｇ ｗａ ｙｓ ｔｏ ａ ｖｏｉｄ ｔｈｅ ｓ ｅ ｆｌａ ｗｓ ａ ｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄ ｃａ ｓ ｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ． ｍａ ｇｎｅ ｓ ｉｕｍ ａ ｌｌｏｙ； ｖａ ｃｃｕｍ ｄｉｅ ｃａ ｓ ｔｉｎｇ； ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｐａ ｒａ ｍｅ ｔｅ ｒ； ｎｕｍｅ ｒｉｃａ ｌ ｓ ｉｍｕｌａ ｔｉｏｎ
镁合金半固态压铸触变成形技术的研究
《热加工工艺》２００５年第１０期综述近年来镁合金作为一种新型绿色环保合金适应了汽车结构件和３Ｃ产品对环保方面的要求［１￣３］，使镁合金不但在航空航天而且在计算机、通讯设备、汽车上得到了广泛的应用。
镁合金产量在全球的年增长率高达２０％，显示出了极大的应用前景［４，５］，但与铝合金相比，镁合金产量只有铝合金产量的１％。
制约镁合金广泛应用的主要问题是，传统压铸成形工艺在熔炼和加工过程中，镁合金极易氧化燃烧，使得镁合金的生产难度较大，反映出镁合金成形技术的不完善，有待进一步发展。
２０世纪７０年代初期美国麻省理工学院的Ｆｌｅｍ－ｎｇｓ等发明了半固态金属成形技术［６，７］。
该技术是将金属或合金在固相线与液相线温度区间进行加工，其实是一种近净成形工艺。
半固态成形技术的出现为解决镁合金成形中的氧化燃烧等问题提供了条件。
他将传统压铸技术与塑料注射成形技术结合起来，因而无需熔化设备，并避免了镁合金熔化的危险性［８］，可用于传统压铸技术不能解决的镁合金的应用问题。
目前，镁合金半固态成形工艺主要分为：流变压铸、触变成形和注射成形。
然而在实际工业生产中主要采用第二种工艺即触变成形工艺。
该工艺是将半固态金属浆料冷却凝固成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后放入模具型腔中进行压铸成形。
此工艺中涉及到三个非常重要的环节：非枝晶坯料的制备、坯料的二次重熔加热、半固态触变成形。
如图１所示。
１非枝晶组织半固态浆料的制备制备具有非枝晶组织的优质坯料是半固态成形技术的基础和关键。
之所以这样讲是因为这种无枝晶组织的半固态浆料具有独特的流变学特性，即触变性和伪塑性［９，１０］。
具有这种组织的材料力学性能优异，因而它的制备方法也是倍受关注的。
根据原材料的状态不同，可将其制备方法分为液态法、固相法和其他方法［１１］。
液态法，像机械搅拌和电磁搅拌等都属于液态法范围。
主要是在外场的作用下对熔体进行处理，破碎出生的固相组织使其形成球状颗粒。
AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究
AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究姜巨福;王迎;罗守靖;邹经湘;孙毅【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2007(015)005【摘要】为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500 kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000 kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000 kN,模具预热温度为450 ℃,坯料在545 ℃保温20 min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.【总页数】4页(P658-661)【作者】姜巨福;王迎;罗守靖;邹经湘;孙毅【作者单位】哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学力学博士后流动站,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学力学博士后流动站,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学,材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学力学博士后流动站,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学力学博士后流动站,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TG146.3【相关文献】1.半固态AZ91D镁合金触变注射成形过程数值模拟及参数优化 [J], 张友法;刘勇兵;曹占义;张亮;张倩倩2.半固态AZ91D镁合金触变压铸充型过程的数值模拟 [J], 李强;毛卫民;白月龙;徐宏;侯华3.40Cu-W合金伪半固态触变模锻成形研究 [J], 程远胜;韩杰才;杜之明;罗守靖;纪兴华4.镁合金托弹板半固态挤压成形 [J], 唐全波;黄世界;何鹏;伍太宾5.半固态AZ91D镁合金触变特性研究 [J], 甄子胜;毛卫民;闫时建;赵爱民;钟雪友因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镁合金薄壁件压铸成形的工艺及数值模拟
镁合金薄壁件压铸成形的工艺及数值模拟祁明凡;康永林;朱国明;李扬德;李卫荣【摘要】The mold filling and solidification process of high pressure die-casting (HPDC) AZ91D magnesium alloy thin-wall phone bracket parts were simulated by Procast software. The effects of the different process parameters on the surface quality, density, microstructure and mechanical properties of thin-wall parts were studied by combining the simulationwith experiment. The results show that the type and location of defects are identical with the simulated results. The pouring temperature and fast injection speed have an important effect on HPDC thin-wall parts ofAZ91D magnesium alloy. Decreasing the pouring temperature or increasing the fast injection speed properly helps to improve surface quality, decrease casting defects and grain size and increase mechanical properties of parts. For HPDC thin-wall phone bracket parts of AZ91D alloy, suitable pouring temperature and fast injection speed are 670℃ and 2.3m/s, respectively. Under the process parameters, the thin-wall parts have good surface quality, the average size of the grains is only 5.6 μm and the porosity level of the parts is only 2.0%. Also, the mechanical performanceof the thin-wall parts is excellent, and the ultimate tensile strength, yield strength, elongation and hardness are 306 MPa,203 MPa,6.0% and 86 HV, respectively.%利用Procast模拟软件分析AZ91D镁合金薄壁手机支架件的充型过程与凝固过程;结合模拟与实验研究不同工艺参数对薄壁压铸件表面质量、密度、组织及力学性能的影响,并探索出合适的工艺参数.结果表明:薄壁支架件所产生的缺陷类型及位置与模拟结果相吻合;浇注温度和快压射速度对薄壁件的压铸成形具有重要影响,适当降低浇注温度或提高快压射速度均有利于改善铸件的表面质量,减少铸造缺陷、细化晶粒和提高力学性能.对于AZ91D镁合金薄壁手机支架件压铸,合适的浇注温度和快压射速度分别为670℃和2.3 m/s,在此工艺参数下生产的铸件表面质量良好,晶粒细小,其平均尺寸仅为5.1μm,铸件密度高,气孔率仅为2.0%,铸件力学性能优异,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为306 MPa、203 MPa、6.0%和86 HV.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2017(027)003【总页数】11页(P448-458)【关键词】AZ91D镁合金;薄壁件;压铸成形;显微组织;力学性能;数值模拟【作者】祁明凡;康永林;朱国明;李扬德;李卫荣【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083;东莞宜安科技有限公司,东莞 523662;东莞宜安科技有限公司,东莞 523662【正文语种】中文【中图分类】TG146.2薄壁镁合金铸件具有密度小、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性能好等优点，近年来广泛应用于“3C”产品外壳及内在支架等结构件，这类零件尺寸精度要求高、壁厚小且结构复杂，其充型问题成为此类零件成形的关键问题[1−3]。
注射成形增强半固态AZ91D镁合金的组织及性能
注射成形增强半固态AZ91D镁合金的组织及性能宇文江涛;赵雄;董璐;牛立斌;胡宇阳【期刊名称】《热加工工艺》【年(卷),期】2024(53)6【摘要】为了研究半固态注射成形技术对AZ91D镁合金显微组织、力学性能以及腐蚀行为的影响,通过对半固态注射成形镁合金进行热处理及电化学腐蚀分析,研究了镁合金成形件在注射成形中与热处理后的组织及性能变化。
结果表明,相对于压铸镁合金,半固态注射成形镁合金的组织均匀、力学性能优良、晶粒细小且平均晶粒尺寸为20~30μm,能获得质量良好的显微组织。
镁合金的热处理对晶界第二相的数量和分布有较大影响,能作用于材料性能。
经时效处理后,镁合金硬度从63.47 HV提高到74.05 HV,抗拉强度从125.56 MPa提高到150.91 MPa,抗拉强度提高了20.2%。
在质量分数为3.5%的NaCl溶液的电化学腐蚀中,合金的自腐蚀电位为-959.56 m V,经固溶+时效处理后,自腐蚀电位先升高到-927.55 m V后下降至-988.94 m V,耐腐蚀性能先增高后降低。
【总页数】6页(P122-127)【作者】宇文江涛;赵雄;董璐;牛立斌;胡宇阳【作者单位】中国船舶集团有限公司第七O五研究所;中国船舶集团有限公司第十二研究所;西安科技大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.半固态AZ91D镁合金触变注射成形过程数值模拟及参数优化2.等温热处理工艺对AZ91D镁合金半固态组织演变和成形性的影响3.AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析4.形变率对AZ91D镁合金半固态成形组织及流动性的影响5.多段半固态触变成形与半固态流变成形、半固态触变成形工艺对Mg-Y-Gd-Zn-Zr系合金的组织性能影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
AZ91D镁合金流变铸轧的多孔介质数值模拟
AZ91D镁合金流变铸轧的多孔介质数值模拟
张莹;陈虎;马春红;雷婷
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2015(38)3
【摘要】采用多孔介质模型对镁合金流变铸轧进行数值模拟,分析不同浇注温度下铸轧区的温度分布和固相率分布,对比多孔介质模型与纯液态模型之间的差异,并通过实验结果确定最佳模型。
结果表明:不同浇注温度下铸轧区内的温度分布和固相率分布规律相似,但完全凝固点的位置不同;对比分析得到最佳浇注温度为840 K,多孔介质模型模拟结果与实验结果高度一致。
因此在流变铸轧的数值模拟中,多孔介质模型比纯液态模型更具可靠性。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】张莹;陈虎;马春红;雷婷
【作者单位】南昌大学机电工程学院;中国石化集团国际石油勘探开发有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TG146.22;TG292
【相关文献】
1.多孔介质模型镁合金流变铸轧LBM模拟
2.双辊流变铸轧半固态AZ91D镁合金板坯的组织和织构
3.AZ91D镁合金流变铸轧板材微观组织分析
4.半固态AZ91D 流变铸轧温度场数值模拟
5.流变铸轧AZ91D镁合金半固态组织演变特点
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稳态粘度 "" 和 系 数 ! 决 定，对 于 一 个 给 定 的 材
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李 强!） 毛卫民!） 白月龙!） 徐 宏"） 侯 华"）
!）北京科技大学材料科学与工程学院，北京 !###$% "）中北大学铸造工程研究中心，太原 #%##&!
摘 要 以半固态 ’()!* 镁合金浆料的流变性能的实验研究为基础，通过曲线 拟 合 的 方 法 建 立 半 固态 ’()!* 镁合金的表观粘度的触变模 型 + 根 据 此 触 变 模 型 开 发 了 半 固 态 ’()!* 镁 合 金 触 变 压 铸充型过程中的表观粘度计算程序，并嵌入在 ,-./.01/ 软 件 中，实 现 了 半 固 态 ’()!* 镁 合 金 触 变 压 铸过程的流场和温度场的模拟计算 + 模拟结果表明：充填 速 度 和 浆 料 温 度 对 半 固 态 ’()!* 镁 合 金 浆料的充填过程有显著影响，最佳充填速度的范围 为 " 2 & 3·. 4 !，半 固 态 浆 料 的 最 佳 温 度 范 围 为 &5# 2 &$# 6 + 关键词 ’()!* 镁合金；触变压铸；半固态成型；数值模拟 分类号 78 !9: ; " < "
指数递减函数的形式如下：
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将 " B"，"# B"C，$ B & 代入式（!）并进行变形得到：
( ) " 4"C
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其中，参数! 是一个物 性 参 数，它 由 初 始 粘 度 "!，
从 "# 世 纪 )# 年 代 开 始，国 内 外 科 研 人 员 都 对半固态金属浆料充型过程的数值模拟技术进行 了研究并取 得 了 许 多 成 果［! 5］+ 数 值 模 拟 研 究 工 作大 多 以 铝 合 金 和 >? 4 @A 合 金 为 研 究 对 象 + 然 而，镁 合 金 由 于 其 密 度 小、比 强 度 高 等 优 点，近 年 来受到越来越多的生产企业和研究人员的注意 + 本文以半固态 ’()!* 镁 合 金 为 研 究 对 象，首 先 通 过建 立 模 型 开 发 出 半 固 态 ’()!* 镁 合 金 的 压 铸 充型数值模拟 程 序，然 后 通 过 模 拟 研 究 的 方 法 研 究了 充 填 速 度 和 坯 料 温 度 对 半 固 态 ’()!* 镁 合 金的压铸充型过程的影响规律 +
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式中 ’( 可由 789"!: 公式求得［%］&
! 触变压铸充型数值模拟的基本方程
由于半固态 浆 料 的 表 观 粘 度 较 大，大 约 是 金 属液粘度的 &+- ; &+0 倍，所 以 半 固 态 触 变 压 铸 的 充型 过 程 很 平 稳，可 采 用 层 流 计 算 模 型 & 同 砂 型 铸造充型模拟 过 程 一 样，触 变 压 铸 充 型 模 拟 也 将 半固态浆料看 作 不 可 压 缩 的 流 体，其 流 动 过 程 将 遵循质量守恒 定 律、动 量 守 恒 定 律 和 能 量 守 恒 定 律 & 因 此，半 固 态 #$%&’ 镁 合 金 触 变 压 铸 充 型 数 值模拟的基本方程 为：连 续 性 方 程、< 2 7 方 程、能 量方程和体积函数方程 & 在三维直角坐标系中， 这 些 方 程 可 用 一 个 通 用 方 程 式 来 表 示 ，即 ：
图 $ 半固态 !"#$% 镁合金浆料的实验触变曲线及拟合曲线 &’( ) $ *+,-+. /0. ,’123/-+. /44/5+0- 6’,78,’-9 7256+, 8: ,+1’;,83’. !"#$% 1/(0+,’21 /3389
收稿日期："##& #& !" 修回日期："##& !# "5 基金项目：国家$:%计 划 资 助 项 目（ =0 + 8"##"’’%%:#$#）和 国 家 自 然科学基金资助项目（=0 + &#%59#!"） 作者简介：李 强（!)$#—），男，硕 士 研 究 生；毛 卫 民（!)&$—）， 男 ，教 授 ，博 士
本文用指 数 递 减 函 数 拟 合 ’()!* 镁 合 金 的 实验触变特性曲线，建 立 了 ’()!* 镁 合 金 表 观 粘 度的触变模型 + 图 ! 显 示 了 固 相 分 数 !. 为 # ; %9， 剪切速率 !· 分 别 为 )% ; 5 和 %59 ; $ . 4 ! 时 ’()!* 镁 合金触变特性曲线拟合结果 + 从图 ! 可以看出指 数递减函数的拟合曲线和实验曲线十分吻合 + 该
$ 表观粘度触变模型
半固态 ’()!* 镁 合 金 浆 料 是 一 种 非 牛 顿 流
体，其 流 变 行 为 非 常 复 杂，因 此 要 想 获 得 半 固 态 ’()!* 镁合金浆 料 在 充 型 过 程 中 的 流 场 信 息，必 须建立能够描 述 其 流 变 行 为 的 控 制 方 程，即 表 观 粘度的控制方程 + 利用所建立的表观粘度方程计 算浆料的表观 粘 度，并 将 该 表 观 粘 度 代 入 半 固 态 流体的动量守恒方程 + 利用该动量守恒方程与质 量 守 恒 方 程 、能 量 守 恒 方 程 联 立 求 解 ，才 能 更 加 准 确地计算充型过程的熔体流场 +