一、7075铝合金CREM铸锭的微观组织(论文文献综述)
刘立博[1](2021)在《稀土Y对挤压态7075铝合金微观组织及其力学性能的影响》文中进行了进一步梳理本文以铝合金和稀土这两大特色资源作为研究对象,通过在7075铝合金中添加0.2wt.%的稀土Y,制备了7075Y合金。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜等手段研究了7075Y合金在挤压态、固溶态、时效态条件下的微观组织变化规律,同时利用显微硬度仪、万能拉伸机对其力学性能进行了试验,探讨了Y元素在合金加工中的作用机理。主要研究结果如下:1.稀土Y在挤压过程中对晶粒的独立细化作用并不明显。稀土Y的添加会在7075铝合金中与杂质元素Fe、Si及合金元素Mn、Zn、Cr、Ti等形成共晶产物,可以净化基体,在挤压过程中,这些大尺寸共晶相会被破碎成小尺寸,进一步改善性能。同时在合金挤压及固溶时效过程中更为复杂的沉淀相析出,并弥散分布于基体中,起到时效强化的作用。通过改变挤压及如处理工艺,可以有效调控7075Y铝合金反向热挤压后的综合机械性能。2.在固溶处理阶段,合金中的晶粒会受热长大,但此时由于晶界处分布有含Y稀土第二相,可以抑制晶界的生长,同时作为异质形核点促进形核,提高形核率,明显细化晶粒,减小晶粒尺寸。7075铝合金中的大部分合金元素会在此过程中溶入基体中,使合金基体强度降低,但由于部分硬而脆的难溶相和不溶相发生聚集而进一步长大,从而提高合金的硬度和强度。这些第二相在塑性变形时,形成起裂源,产生微裂纹,造成合金的塑性下降,这些原因使得挤压态7075铝合金在固溶处理后硬度、强度提高到113.3HV和430.29MPa,延伸率下降到13.37%。Y元素的加入会使合金在固溶处理前形成数量更多尺寸更大的富Fe、富Mn相,同时Cu元素会向富Fe相聚集。含Y颗粒会偏聚在晶界处,促进第二相在晶界处形核,以网状或不连续的质点分布在晶界上,从而使脆性增强,强度和塑性降低,使得合金的硬度和强度会分别下降到96.7HV和400.91MPa,但由于部分第二相的部分溶解以及基体中溶质原子分布变得均匀,合金软化作用起主要作用,合金的塑性不会明显下降,为14.89%。3.单级时效处理时,合金的晶粒内部会生成大量的GP区和少量尺寸细小的’相,作为异质形核点,促进合金组织的再结晶过程中的形核,从而细化晶粒。而由于Y元素的作用,7075Y铝合金会在此过程中进一步细化。在单级时效下,由于晶界沉淀相呈链条状且连续分布,使得其抗应力腐蚀性能降低,同时7075铝合金中Cu元素向富Fe相的聚集以及富Fe相的受热长大宏观变厚,合金的硬度和强度会下降,同时塑性也下降。在7075Y铝合金中,由于Y元素的吸附作用,会使Fe、Mn、Cr、Cu等元素的析出速率更快,聚集长大效果更明显,位错在颗粒与基体的边界上聚集,产生应力集中,大尺寸第二相会降低合金的力学性能。同时基体内Cu元素含量减少会使合金的沿晶开裂趋势增加,进一步降低合金的塑性。4.双级时效处理后,两种合金的韧性达到最高,硬度和强度降到最低;三级时效处理后,两种合金在拥有较高强度的同时,还有较好的塑性。5.稀土Y元素在挤压和时效处理过程中,通过影响Fe元素的析出速率以及含Y富Fe相的形成,进而影响合金中的再结晶织构的生成,从而对合金中各织构的组分产生影响。
高笑飞[2](2020)在《电磁场对Al-5Ti-1B凝固组织的影响》文中研究指明铝及铝合金的应用日益广泛,人们对其产品的组织和机械性能要求更为严格。等轴晶粒组织有利于提高机械性能,减少热裂,消除了缩孔,并且使第二相均匀分布,改善铸造加工件的机械加工性能。目前细化晶粒最简便、经济、有效的方法是采用晶粒细化剂对铝及铝合金进行细化处理。在实际生产中,使用最多的细化剂为Al-5Ti-1B,而目前国内生产的Al-5Ti-1B细化剂存在诸多的质量问题,因此寻找一种优化处理工艺成为了时下研究的热点。对于Al-5Ti-1B细化剂的优化生产,多数研究人员着眼于从制备细化剂的原材料入手,通过不同材料配比生产质量优良的细化剂。此种方法生产的细化剂在细化效果上有所改善,但是往往存在着其它问题,比如给组织中代入杂质元素,从而影响材料的性能。既能消除杂质元素的影响,又能改善细化剂质量的处理工艺仍需要我们去探究。由于电磁场具有无接触传递热能和动能的特点,现已广泛运用于材料加工和冶金等领域。利用电磁场与金属之间的相互作用,可以达到细化凝固组织、改善金属材料质量的目的。本文通过对Al-5Ti-1B中间合金进行重熔浇铸时施加电磁场,研究了电磁场对Al-5Ti-1B中间合金凝固组织的影响。并使用自制细化剂对工业纯铝进行了细化试验。研究发现在熔融Al-5Ti-1B凝固过程中施加电磁场处理,可以明显改善其第二相组织的形貌和分布,提高铸锭的质量。表现为TiAl3尺寸和TiB2尺寸的减小,分布更加弥散。重熔浇铸在660℃加磁处理30s后,Al-5Ti-1B铸锭组织优化效果最好。铸锭中心处和边部TiAl3的平均尺寸分别为13μm和15μm,同原样相比分别减小了41%和32%。铸锭中心处和边部TiB2的平均尺寸分别为65nm和96nm,同原样相比分别减小了73%和51%。使用自制Al-5Ti-1B细化剂对工业纯铝进行细化试验,且在凝固过程中施加磁场处理后,纯铝晶粒由原先粗大的长条状变为规则细小的块状,平均晶粒尺寸为218μm,同原样相比减小了58.7%,细化效果表现优异。
王睿[3](2020)在《物理外场辅助半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与力学性能》文中研究表明Al-Zn-Mg-Cu合金因其出色的力学性能,已在航空航天领域的承力结构件上大量应用,此外,在民用领域也具有广泛的应用前景。大量研究表明在Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭制备过程中,合金的组织均匀性差和力学性能不稳定等问题已经成为行业难题,造成这些问题的主要原因是其较高的合金化程度和较宽的结晶范围,导致铸锭横断面结晶一致性差。然而,目前较为先进的物理外场辅助半连续铸造技术在解决以上问题时具有优越性。本文分别采用电磁场和超声波辅助半连续铸造制备Al-Zn-Mg-Cu合金,并分别研究了不同物理外场辅助下铸态合金的组织演变以及力学性能,以期制备组织均匀和力学性能稳定的合金原料。同时,探究电磁场和超声波对于合金细化的规律和改善凝固的机理,为工业应用提供理论依据。(1)在电磁场辅助半连续铸造下,铸锭组织明显细化且均匀性明显改善,随着电磁场频率的提高,铸态合金心部组织细化程度提高,不同位置组织均匀性也逐渐提高,在45Hz时组织最为均匀,且圆棒铸锭心部与边部晶粒尺寸分别为76.6μm和70.3μm,晶粒最为细小,晶粒尺寸整体差异最小;相对于未施加电磁场时,第二相尺寸明显细化,当磁场频率为45Hz时,第二相形貌由未施加磁场时的网状和棒状转变为球状和针状,第二相面积分数也大幅减小,心部和边部由未施加磁场时的1.87%和1.79%分别降至0.78%和0.70%,此外心部合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率由未施加磁场时的280MPa、175MPa和6.0%分别提升到了308MPa、212MPa和8.5%,边部由309MPa、215MPa和11.5%分别提升到322MPa、221MPa和12.0%。(2)在超声波辅助半连续铸造下,当超声波功率为900W时,铸锭不同位置组织均明显细化,当功率达到1500W时,晶粒最细且组织均匀性和力学性能最佳:铸锭心部与R/2位置晶粒尺寸分别为60.2μm和68.3μm,不同位置晶粒尺寸差异最小,较未施加超声波时晶粒尺寸分别减小了42.3%和12.1%;第二相大幅度细化,第二相形貌由未施加超声波时的网状转变为球状和小块状,心部第二相面积分数由未施加超声波时的3.04%降至0.42%;心部合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率由未施加超声波时的280MPa、161MPa和9.5%分别提升到了326MPa、218MPa和14.5%;R/2位置由304MPa、191MPa和13.5%分别提升到了318MPa、205MPa和14.0%。
何敏[4](2019)在《高强铝合金大体积熔体复合环缝式电磁搅拌处理方法及应用研究》文中研究指明高强铝合金作为变形铝合金材料已广泛应用于航空、航天及军工行业。但由于其合金化程度高,直接铸造成形过程中不可避免地存在晶粒粗大、不均匀、偏析、疏松、热裂等缺陷,严重限制了其使用和发展。前期的研究结果表明,通过对高强铝合金熔体施加环缝式电磁搅拌处理(Annular Electromagnetic Stirring,AEMS)能有效促进熔体的强制对流,获得均匀分布的温度场和成分场,有利于细化晶粒和减轻偏析。但是现有的AEMS熔体处理方法只适合处理小体积(≤5Kg)高强铝合金熔体,无法满足大尺寸高强铝合金铸件对于大体积(220Kg)熔体处理质量的要求,限制了 AEMS技术在大尺寸高强铝合金零部件直接铸造成形领域的应用。因此,本文以AEMS为基础,发展了一种适合处理大体积熔体(≥20 kg)的新方法—复合环缝式电磁搅拌(Multi-Annular Electromagnetic Stirring,M-AEMS)法,并选择高强铝合金中典型的7075铝合金为研究对象,开展了高强铝合金熔体处理及大型铸件直接成形的研究。采用UG软件,在AEMS模型基础上,设计添加了电磁屏蔽模块和中心冷却模块,建立了适用于大体积7075铝合金熔体处理的M-AEMS模型。采用Ansys Workbench数值模拟平台研究了模型中的电磁发生模块、电磁屏蔽模块和中心冷却模块的结构对电磁场分布的影响并进行了优化设计。对M-AEMS熔体处理过程中7075铝合金熔体的电磁场、流场和温度场进行了耦合数值模拟研究,研究表明优化后的电磁发生模块和电磁屏蔽模块能有效的提高7075铝合金熔体中部和底部的磁场强度,同时降低熔体顶部的磁场强度,使得熔体中部和底部搅拌剧烈的同时还能保持较为稳定的熔体液面,产生的螺旋电磁场提高了流场的剪切强度;中心冷却模块提高了 7075铝合金熔体的冷却速率和M-AEMS模型的处理效率,与AEMS法相比,M-AEMS法的处理时间由27秒降低至11秒,使得M-AEMS方法能够在短时间内实现大体积高强铝合金熔体的温度场和成分场的均匀分布。基于M-AEMS模型结构参数的数值模拟优化结果,研制了处理能力为25 kg的M-AEMS熔体处理实验装置。采用该实验装置对质量为20kg的7075铝合金熔体处理过程中的电磁场、温度场、流场、液面形貌和最终凝固组织的微观组织结构、化学成分分布进行了实验研究。研究结果表明,在搅拌坩埚空载条件下,电磁场强度分布与数值模拟结果吻合较好。与AEMS法相比,经M-AEMS法处理的铸锭中Zn、Mg、Cu元素的宏观偏析率分别由4.4%、5.9%、6.5%降低至2.1%、3.3%和4.2%。铸锭的平均晶粒尺寸由170μm降低至118μm,晶粒形状因子由0.37提高至0.56,晶粒形貌的等轴化程度提高,并进一步从理论上分析了 M-AEMS方法对7075铝合金凝固行为的影响。运用M-AEMS熔体处理方法开展了 7075铝合金履带板液态模锻成形的应用研究,同时考察了 M-AEMS作用下Sc、Zr元素对组织和性能的影响。结果表明:①经M-AEMS处理后,7075铝合金履带板铸件的微观组织更加细小、均匀,铸件的平均晶粒尺寸由151μm降低至110μm,晶粒尺寸不均匀因子由3.3降低至2.5,铸件中Zn、Mg、Cu元素的宏观偏析率分别由2.4%、4.5%、5.2%降低至1.3%、1.8%、2.2%。②单独添加Sc、Zr元素但未经M-AEMS处理,7075铝合金履带板铸件的平均晶粒尺寸降低至61μm,晶粒尺寸不均匀为3.1,Zn、Mg、Cu元素的宏观偏析率分别为2.6%、4.3%、5.0%,晶粒尺寸不均匀因子和Zn、Mg、Cu元素的宏观偏析率无明显变化。③经M-AEMS和添加Sc、Zr元素处理后,7075铝合金履带板的平均晶粒尺寸降低至53μm,晶粒尺寸不均匀因子为2.3,Zn、Mg、Cu元素的宏观偏析率分别为1.1%、2.2%、1.9%,晶粒尺寸、晶粒尺寸不均匀因子和宏观偏析率均均明显降低。铸件经T6(固溶738 K×8 h+748 K×4 h,水淬,时效393 K×24 h)热处理后,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为:481 MPa、568 MPa、9.4%,力学性能接近7075铝合金锻件水平。
于文霞[5](2019)在《电磁能时效热处理对7A04铝合金组织及性能的影响》文中指出7A04铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系可热处理强化型合金,由于其具有高强度、加工性能良好等优点,成为航空航天业以及军工业不可缺少的轻质结构材料。但由于传统的时效热处理工艺较为复杂,并且时效时间较长,存在生产效率低等问题。高强铝合金的性能主要取决于它的基体组织和第二相析出物的分布状态,而第二相析出物的分布和形态则主要受固溶和时效处理的工艺制度影响,时效的过程实质是溶质原子从过饱和固溶体析出的过程,也是形核长大的过程,因此在电磁能可以促进形核这一理论前提下,在铝合金时效过程中施加电磁能,探索电磁能在时效过程中对铝合金析出物及力学性能的影响。本文选用在凝固过程中施加电磁能铸造后的铝合金为研究对象,通过在铝合金时效过程中施加电磁能,加快时效析出进程,将时效时间缩短,在100140℃温度范围内探索电磁能时效温度及时间对铝合金析出物尺寸及分布的影响;在电磁能时效过程中,通过改变电磁能参数,分析磁场强度对铝合金析出物的影响。通过环境扫描电子显微镜观察了铝合金表面形貌及析出物的分布状态,采用数显维氏硬度计检测电磁能时效后铝合金维氏硬度,分析不同电磁能时效工艺对铝合金维氏硬度的影响。采用微控电子万能试验机,将电磁能时效后铝合金进行拉伸试验,分析经电磁能时效后对铝合金抗拉强度及延伸率的影响。研究结果表明:电磁能可以促进7A04铝合金的时效析出行为,当磁感应强度为22.3 mT、时效工艺为130℃/60 min时可加速铝合金的时效进程,促进形核率,使析出物更加弥散均匀。7A04铝合金电磁能时效过程,析出物尺寸会受磁感应强度的影响,随着磁感应强度的增大,析出物尺寸逐渐增大,当磁感应强度由22.3 mT增加到50.54 mT时,析出物尺寸由0.183μm增加到0.553μm。铝合金经电磁能时效后,其抗拉强度可达506 Mpa,伸长率达17%,维氏硬度值最高可达144 HV。
鲍鑫宇[6](2019)在《矩形波磁场下7A04铝合金凝固数值模拟和实验研究》文中研究指明7A04铝合金产品质量与7A04铝合金铸锭的凝固组织有重要关系。因此如何高效细化7A04铝合金铸锭的凝固组织一直是7A04铝合金制备研究领域的热点之一。本文通过实验和数值模拟,研究了矩形波磁场对细化7A04铝合金铸锭凝固组织的作用及成因,并为7A04铝合金半连续铸锭晶粒细化提供一种新的工艺技术方案。结合已有成果,对形核过程进行分析,发现脉冲磁场的电磁能可以降低形核过程所需的形核激活能,提高熔体系统的能量起伏因子,提升金属熔体内的形核率,使铸锭凝固组织得到细化。在基于电磁能理论,在实验平台上进行7A04铝合金凝固实验。研究了矩形波磁场对7A04铝合金凝固组织、凝固曲线的影响。发现矩形波磁场可以有效细化7A04铝合金铸锭凝固组织,同时铸锭的凝固组织形貌由粗大的蔷薇花状演变成细小的球状,铸锭凝固组织均匀性得到明显提高;同时铝合金熔体的冷却速度加快,凝固平衡温度降低。并且在当前设备条件下,峰值电流为100A,占空比为20%时,可以获得最佳晶粒细化效果。采用有限元法对实验条件下7A04铝合金凝固过程进行数值模拟。结果表明施加矩形波磁场后,整个熔体顶部均受到电磁能作用,形核率极大提高;整个熔体内的温度差减小,温度场分布均匀,熔体径向截面上的温度梯度减小,促进晶界圆润的等轴晶的形成。同时形成自顶向下,遍及整个熔体的流场,有利于晶核的弥散,促进铸锭凝固组织细化,提高铸锭内凝固组织的均匀性。通过对不同电流参数的矩形波磁场下熔体形核率的计算,进一步分析最佳电流参数的成因。进行7A04铝合金半连续铸造实验,矩形波磁场可以有效细化7A04铝合金半连续铸锭的凝固组织,相比未施加磁场的铸锭,铸锭中心处晶粒尺寸下降21.73%,铸锭边部晶粒尺寸下降14.20%,同时铸锭的表面质量也有极大的提高,肉眼可见的冷隔凹坑明显减少,为7A04铝合金半连续铸锭晶粒细化提供一种新的工艺技术方案。
罗亚君[7](2018)在《大规格7系铝合金铸锭均冷环缝式电磁搅拌铸造技术研究》文中提出7系高强铝合金具有轻质、高强、高韧、耐蚀等优点,在航空航天、国防军工、轨道交通等领域得到广泛应用。但是普通半连续铸造方法制备的大规格高强铝合金铸锭存在组织粗大、偏析、热裂等缺陷,严重影响材料后续加工及最终产品的服役性能。为此,基于环缝式电磁搅拌熔体处理技术原理,通过对大体积合金熔体施加中心冷却和电磁搅拌耦合处理,本文发明了均冷环缝式电磁搅拌制备大规格细晶均质高强铝合金铸锭新方法。采用数值模拟和实验研究相结合的方法,设计开发出均冷环缝式电磁搅拌铸造技术装备原型,系统研究揭示出均冷环缝式电磁搅拌铸造工艺对7系铝合金铸锭凝固行为、组织性能、作用机理、热变形行为的影响规律,为该项技术的工程化和产业化应用打下坚实的理论和技术基础。本论文主要研究内容和结果如下:建立了包含电磁场、温度场、流场和凝固过程的多物理场耦合的均冷环缝式电磁搅拌铸造三维数值模型。采用该模型系统地研究了均冷环缝式电磁搅拌铸造工艺参数对7系高强铝合金铸锭制备过程中熔体温度场、流场和凝固行为的影响规律。对比发现施加均冷环缝式电磁搅拌能显着提高半连续铸造过程中合金熔体热对流和热传导,增加熔体冷却速率,降低液穴深度。采用数值模拟优化确定了中心冷却器冷却强度,搅拌电流、搅拌位置等工艺参数范围,为实验研究提供设计依据。在数值模拟的基础上,设计开发出均冷环缝式电磁搅拌铸造技术设备原型。开展了大规格7系高强铝合金铸锭制备工艺试验研究,系统研究了中心冷却强度、搅拌电流和搅拌位置等参数对铸锭凝固行为和组织成分的影响规律。突破了大规格7系高强铝合金铸锭制备的技术难题,先后成功制备出直径500mm以上的7005、7050、7055铝合金铸锭,与普通半连续铸造制备的铸锭相比,铸锭组织明显细化均匀化,平均晶粒尺寸小于200μm;合金元素的相对偏析率小于5%,有效改善铸锭宏观偏析。研究了均冷环缝式电磁搅拌铸造对大规格高强铝合金铸锭凝固行为的影响及其作用机理。施加均冷环缝式电磁搅拌能够显着熔体温度场和成分场的均匀性,有利于实现大体积熔体的爆发式形核,可显着提高有效形核率。从热力学的角度解析了均冷环缝式电磁搅拌对形核的影响,均冷环缝式电磁搅拌能够提高金属熔体形核过冷度,增加单位体积吉布斯自由能差、磁吉布斯自由能差和电吉布斯自由能差,降低均匀形核和非均匀形核的临界形核半径和临界形核功。均冷环缝式电磁搅拌铸造能够有效改变凝固前沿熔体的流动方向,具有改善大铸锭宏观偏析的作用。研究了均冷环缝式电磁搅拌铸造制备的大规格高强铝合金铸锭的铸态力学性能和热变形行为。对比普通半连续铸造,发现均冷环缝式电磁搅拌铸造制备的7005铝合金铸锭的力学性能,抗拉强度和延伸率都显着提高。7005铝合金铸锭热压缩模拟结果表明,通过均冷环缝式电磁搅拌铸造制备的细晶均质铸锭,其热变形加工性能明显改善,流变应力降低,均匀性显着提高,热变形加工窗口扩大,这些研究将为后续热变形加工提供强有力的理论和工艺指导。
陈晨[8](2018)在《熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭组织和缺陷的影响》文中指出铸造铝合金的组织和缺陷一直是影响铝合金铸锭质量的重要组成部分,改善铸锭宏微观形貌,降低宏观偏析、氧化膜以及晶粒尺寸对于提高铝合金铸锭的质量和后期加工性能具有重要意义。本课题主要通过对铝合金熔体施加强剪切作用,研究熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭组织和缺陷的影响。本文的主要内容包括:(1)熔体强剪切处理对2524铝合金内疏松、宏观偏析、夹杂和氧化膜的影响;(2)熔体强剪切处理对2524铝合金宏微观组织、二次枝晶臂间距和晶粒尺寸的影响。研究结果表明:(1)熔体强剪切处理可有效降低2524铝合金铸锭内部的疏松缺陷。尤其在700℃下对熔体剪切180s后,宏观腐蚀后的铸锭表面缺陷的数量最少,尺寸最低;(2)随着熔体强剪切温度(625℃-700℃)升高和时间(30s-180s)延长,2524铝合金铸锭中心的Cu、Mg元素沿铸锭厚度方向上分布愈加均匀。尤其当熔体在700℃进行180s剪切后,铸锭中心Cu、Mg元素在整个横截面上分布最均匀;(3)熔体强剪切处理可明显破碎2524铝合金铸锭(无细化剂)内部氧化膜,而无强剪切处理时铸锭内氧化膜数量多,尺寸大,主要由氧化铝(A1203)、少量非金属夹杂MgAl2O4(MgO·Al2O3)、C化物夹杂构成;(4)经过熔体强剪切处理的2524铝合金铸锭(无细化剂)中心位置的二次枝晶臂间明显降低,大小更加均匀,当熔体强剪切温度为700℃时,二次枝晶臂间距可从没有经过强剪切处理的49μm降低至28μm,同时变得更加均匀。(5)熔体强剪切处理可有效细化铸锭中心晶粒。随着强剪切温度的升高(650℃-700℃),2524铝合金铸锭(有无细化剂)中心的晶粒尺寸逐渐降低,可分别从无强剪切时的133μm、205μm降低到107μm、128μm,分别降低了 20%、37.5%。2524铝合金铸锭(无细化剂)中心的晶粒尺寸随着强剪切时间(30s-180s)的延长而降低,可从无强剪切时的215μm降低至108μm。
苏鑫[9](2015)在《7075铝合金电磁铸轧工艺及理论研究》文中指出随着工业生产和生活品质的不断提高,轻质高强度金属材料越来越多地应用在交通运输和航空航天等领域。材料的制备加工工艺也逐步向低污染、低消耗和低成本发展。7075铝合金作为一种轻质高强度的结构材料,广泛地被用于航空航天、汽车工程、民用及国防军工等领域,是未来材料轻量化发展方向之一。然而,传统的半连续铸造-热轧生产工艺流程长、成本高、能耗大。双辊铸轧工艺以其短流程、低成本、灵活性强和高效生产能力等众多优点,近年来,一直备受国内外众多的研究人员关注。开发一种7075高强度铝合金铸轧的新技术,对于我国铝合金工业生产技术的发展具有明显的社会价值和经济效益。本论文采用ANSYS有限元软件模拟分析建立了 7075铝合金铸轧过程的温度场和流场,确定了合理的铸轧工艺参数,并根据模拟结果进行了 7075铝合金铸轧工艺研究,并在铸轧过程中引入不同形式的外场,如超声波、磁场、电脉冲和电磁组合场等,研究了外场对7075铝合金铸轧坯组织性能的影响规律。首先通过模拟分析计算确定了 7075铝合金铸轧工艺参数为:在铸轧辊直径为500mm,辊缝高度为5 mm条件下,其浇注温度为670℃~680℃,铸轧速度为0.8 m·min-1~1.0m·min-1。铸轧工艺研究表明,浇注温度和铸轧速度过高或过低,容易产生“跑汤”和“轧卡”现象而无法满足立板条件。并通过研究铸轧坯缺陷的形成原因,有效控制铸轧过程中诸多常见的板坯缺陷,确定了能够稳定实现7075铝合金铸轧的工艺参数为:浇注温度为675℃,铸轧速度为0.9m·min-1和辊缝高度为5mm。电磁场模拟计算表明,辊缝处磁场强度可达40mT,满足电磁铸轧7075铝合金所需的磁场强度要求。论文观察了脉冲电流对7075铝合金的普通凝固和20 mT静磁场条件下的凝固组织的影响。研究表明无磁场条件下施加频率为20 Hz,占空比10%和峰值300A脉冲电流的凝固微观组织最为细小;静磁场下施加占空比为13%条件下的脉冲电流的凝固组织均匀性最佳。并结合电脉冲经典理论和熔体形核理论,进行了脉冲电流细化铝合金组织的机理研究,确定了脉冲电流的引入条件为20 Hz,占空比10%和峰值300A。将不同方式的外场引入7075铝合金铸轧过程中,分别制备出含有Al-Ti-B细化剂和不含细化剂的两组铝合金板坯。详细地研究了板坯不同位置的微观组织和微观偏析。通过对比研究发现,脉冲电流与磁场共同作用下铸轧制备的铝合金板坯组织细化和均匀化效果最佳,无偏析;脉冲电流条件下制备的板坯组织均匀性较好且偏析较少;在磁场与超声波条件下制备的板坯组织均得到一定程度的改善,但仍有明显的偏析存在;组织最差的为传统铸轧得到的铸轧板坯组织,存在严重的偏析。Al-Ti-B细化剂对板坯细化效果十分明显,在外场的作用下,板坯组织的变化规律与无细化剂条件下相同。同时,引用超声、脉冲等经典理论,建立了超声波、脉冲电流及脉冲电流组合场等条件下铸轧7075铝合金的形核、长大凝固模型。论文最后对含有Al-Ti-B细化剂的铸轧板坯进行后续热轧和退火处理,得到2mm的7075铝合金薄板。观察了热轧退火后板材组织,并在应变速率为8.3×104s-1条件下进行常温拉伸试验。结果发现,退火后薄板组织遗传了铸轧板坯的组织特征。经T6固溶时效处理后,薄板的抗拉强度均在550MPa以上,最高可达约630MPa。断裂伸长率均在9%左右,韧性断裂特征;经410℃完全退火后,7075铝合金薄板最高强度为260 MPa,断裂伸长率均在10%~20%之间,断口呈现准解理特征。抗拉强度由高到底的板材制备工艺为:脉冲电磁组合场、电脉冲、超声波与磁场、无外场常规铸轧。综上所述,本文将仿真模拟和实验研究相结合,通过7075铸轧工艺理论研究、对外场铸轧坯及其后续轧制板材组织性能检测,确定了 7075铝合金铸轧新工艺,并采用铸轧-热轧方法制备出质量合格的7075铝合金薄板,为电磁铸轧技术的应用奠定了理论基础。
王海军[10](2015)在《7075合金大直径铸锭均质化技术研究》文中认为大型铸锻件产品是电力、冶金、交通、石化、基础机械和国防等工业的基础部件,大型铸锻件行业是发展国民经济的必需行业和关键行业。铝合金大型铸锻件在力学性能、轻量化、可回收等方面具有很大优势,有广阔的应用前景和极大的研究价值,其中Al-Zn-Mg-Cu合金属于可热处理强化的超高强变形铝合金,广泛应用于航空、航天、汽车、运输、建筑等领域,在国内大型铸锻件行业“十二五”规划重点内容中就包含了对该系铝合金的研究。然而,该系合金由于合金化程度高、固液相线温差较大,铸锭易开裂、易偏析,大大降低了合金的成材率和力学性能。本论文选用Al-Zn-Mg-Cu合金中广泛应用且综合性能优异的7075铝合金作为研究对象,针对合金大铸锭制备过程中存在开裂和偏析等问题,提出了解决方案,即开发了一种先进的耦合搅拌技术,该技术同时运用了电磁搅拌和螺旋芯棒机械搅拌作用,并用该技术制备了直径为Φ300mm的7075铝合金铸锭。文中利用数值模拟研究了耦合搅拌技术对半连铸过程的影响,全面系统的研究和对比了普通半连铸和耦合搅拌铸造制备的铸锭铸态的组织特征和成分偏析、均匀化热处理过程组织演变、热变形行为、固溶时效后组织性能等,研究结果表明:(1)7075铝合金采用传统半连续铸造制备大铸锭过程中熔体径向温差较大,导流管内熔体温度波动范围在30~50℃,温度分布很不均匀,铸锭易开裂,存在严重的反偏析现象,铸锭边部、1/2R处和心部的晶粒大小分别为132.2μm、638.3μm和770.5μm,晶粒都为粗大且大小不均匀的树枝晶。化学细化后铸锭平均晶粒尺寸为160μm,晶粒圆整度得到提高,但是还存在大量粗大的树枝晶,径向晶粒大小偏差高达33%。铸造工艺优化后铸锭开裂率减小,成材率提高,然而所制备铸锭平均晶粒大小变化不大,径向晶粒大小偏差为30%,铸锭还是存在很严重的不均匀和开裂现象。表明7075铝合金铸锭易开裂、组织不均匀、成分偏析,化学法和工艺法难以明显改善。(2)提出了一种电磁和机械耦合搅拌技术,其中机械搅拌采用了螺旋式芯棒搅拌。利用Maxwell软件进行了电磁场模拟,表明沿铸锭表面向心部电磁感应强度和电磁力逐渐减小。利用Fluent软件进行半连续铸造过程模拟,表明耦合搅拌技术减小了径向温度差异,提高了温度分布均匀性,明显改变了液穴的形状,使得液穴变得更加平缓,液穴深度减小了24.5%,并且显着改变了熔体的流动特征,在液穴内耦合搅拌迫使熔体沿径向、周向和纵向强对流,并且在结晶前沿产生了强烈流动。耦合搅拌产生的剪切力是单独电磁搅拌和单独机械搅拌剪切力之和,达到了强剪切效果,实现了强制均匀凝固。(3)普通半连铸过程温度波动范围为20~50℃,而耦合搅拌铸造过程温度波动范围可控制在1℃以内,显着地改善了温度波动现象。耦合搅拌后液穴形貌变得更加浅平,液穴深度由128mm减小到88mm,减小了31%。耦合搅拌所制备的铸锭开裂率明显减小,拓宽了制备7075铝合金0300mm铸锭的工艺窗口。(4)耦合搅拌处理后铸锭平均晶粒大小减小了13%,铸锭径向晶粒大小偏差由30%减小到9%,晶粒形状也由树枝晶变为球状晶和蔷薇状晶,经过耦合搅拌处理后铸锭中Zn、Mg及Cu平均偏析率分别为5.67%、4.52%和5.9%,明显减小了反偏析现象,改善了元素分布均匀性。提出一种为470℃×12h+480℃×8h的新型双级均匀化制度,利用该制度进行均匀化处理,表明耦合搅拌使得第二相更容易溶解到基体中,提高了均匀化效果和固溶度。(5)耦合搅拌前后铸锭平均流变应力分别为33MPa和29.6MPa,径向流变应力偏差由14%减小到5%,使得铸锭流变应力减小且更均匀。利用温度修正和摩擦修正后的流变应力构建了本构方程,且计算变形激活能表明耦合搅拌后激活能由233KJ/mol减小到151KJ/mol。根据热加工图,耦合搅拌后可加工区扩大,失稳区缩小,适合热加工的工艺窗口增大,材料热加工性能得以改善,提高了材料热加工性能的稳定性。耦合搅拌提高了固溶时效处理后合金的强度,其中抗拉强度提高了29MPa,而屈服强度提高了41MPa,但塑性改变不大。耦合搅拌也使得挤压棒材纵截面再结晶晶粒大小更加均匀,也增加了时效析出相数量,使的晶界析出相变得细小且不连续,但对晶间无析出带影响不大。
二、7075铝合金CREM铸锭的微观组织(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、7075铝合金CREM铸锭的微观组织(论文提纲范文)
(1)稀土Y对挤压态7075铝合金微观组织及其力学性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铝和铝合金的概述 |
1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金研究现状 |
1.3 稀土铝合金研究现状 |
1.4 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金挤压研究现状 |
1.5 铝合金的热处理研究现状 |
1.5.1 均匀化处理 |
1.5.2 固溶处理 |
1.5.3 时效处理 |
1.5.4 形变热处理 |
1.6 本课题的研究内容及意义 |
第2章 实验材料及方法 |
2.1 材料的制备 |
2.2 实验方案 |
2.3 热处理工艺 |
2.4 微观组织分析 |
2.5 力学性能测试 |
第3章 稀土Y对挤压态7075铝合金组织及性能影响 |
3.1 稀土Y对挤压显微组织影响规律研究 |
3.1.1 添加稀土Y后合金显微组织与物相分析 |
3.1.2 稀土Y对挤压过程中回复与再结晶的影响 |
3.1.3 稀土Y对合金析出第二相的影响规律 |
3.2 力学性能分析 |
3.2.1 拉伸性能 |
3.2.2 断口分析 |
3.3 微观组织与材料性能的关系 |
3.4 本章小结 |
第4章 稀土Y在固溶热处理过程中对7075铝合金的影响 |
4.1 固溶热处理对挤压态7075铝合金微观组织的影响 |
4.1.1 固溶热处理后挤压态7075铝合金物相分析 |
4.1.2 固溶热处理对挤压态7075铝合金回复与再结晶的影响 |
4.2 固溶热处理对挤压态7075Y铝合金微观组织的影响 |
4.2.1 固溶热处理后挤压态7075Y铝合金物相分析 |
4.2.2 固溶热处理对挤压态7075Y铝合金回复与再结晶的影响 |
4.3 力学性能分析 |
4.3.1 硬度 |
4.3.2 拉伸性能 |
4.3.3 断口形貌 |
4.4 微观组织与材料性能的关系 |
4.5 本章小结 |
第5章 稀土Y在时效热处理过程中对7075铝合金的影响 |
5.1 时效处理对挤压态7075铝合金微观组织的影响 |
5.1.1 时效处理后挤压态7075铝合金物相分析 |
5.1.2 时效处理对挤压态7075铝合金回复与再结晶的影响 |
5.1.3 时效处理对挤压态7075铝合金织构的影响 |
5.2 时效处理对挤压态7075Y铝合金微观组织的影响 |
5.2.1 时效处理后挤压态7075Y铝合金物相分析 |
5.2.2 时效处理对挤压态7075Y铝合金回复与再结晶的影响 |
5.2.3 时效处理对挤压态7075Y铝合金织构的影响 |
5.3 力学性能分析 |
5.3.1 硬度 |
5.3.2 拉伸性能 |
5.3.3 断口分析 |
5.4 微观组织与材料性能的关系 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(2)电磁场对Al-5Ti-1B凝固组织的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 铝及铝合金的应用与发展 |
1.2 铝合金晶粒细化的意义 |
1.3 晶粒细化方法 |
1.3.1 化学法 |
1.3.2 热控法 |
1.3.3 动态晶粒细化法 |
1.4 材料电磁过程发展现状 |
1.4.1 材料电磁过程简介 |
1.4.2 材料电磁过程分类 |
1.5 电磁场细化铝合金凝固组织研究现状 |
1.6 研究目的及主要内容 |
2 研究技术路线及实验设备 |
2.1 实验设备 |
2.2 技术路线 |
2.3 实验分析方法 |
3 Al-5Ti-1B重熔试制实验 |
3.1 实验过程 |
3.2 实验结果及分析 |
3.3 本章小结 |
4 Al-5Ti-1B变温加磁重熔实验 |
4.1 实验过程 |
4.2 实验结果及分析 |
4.2.1 Al-5Ti-1B实验试样相分析 |
4.2.2 磁场处理温度对Al-5Ti-1B凝固微观组织的影响 |
4.2.3 Al-5Ti-1B凝固微观组织的扫描电镜及能谱分析 |
4.3 本章小结 |
5 细化剂的制备及纯铝的细化实验 |
5.1 细化剂的制备 |
5.1.1 实验过程 |
5.1.2 实验结果及分析 |
5.2 纯铝细化实验 |
5.2.1 实验过程 |
5.2.2 实验结果及分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(3)物理外场辅助半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与力学性能(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 Al-Zn-Mg-Cu合金概述 |
1.2 半连续铸造技术 |
1.3 电磁场辅助半连续铸造技术 |
1.3.1 电磁铸造技术的发展 |
1.3.2 电磁场搅拌技术的发展 |
1.4 超声波辅助半连续铸造技术 |
1.4.1 超声波系统的结构与原理 |
1.4.2 超声波的应用与研究现状 |
1.5 本文研究目的、意义与内容 |
1.5.1 本文研究目的及意义 |
1.5.2 本文研究内容 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 电磁场辅助半连续铸造实验 |
2.2.2 超声波辅助半连续铸造实验 |
2.3 显微组织观察与分析 |
2.3.1 金相显微组织观察 |
2.3.2 SEM分析 |
2.4 力学性能检测 |
2.4.1 拉伸性能测试 |
2.4.2 显微硬度测试 |
第3章 电磁场辅助对铸态Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 显微组织 |
3.2.1 金相组织观察 |
3.2.2 SEM观察及EDS分析 |
3.2.3 微观元素偏析分析 |
3.3 力学性能 |
3.3.1 拉伸性能 |
3.3.2 洛氏硬度 |
3.4 分析与讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 超声波辅助对铸态Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 显微组织 |
4.2.1 金相组织观察 |
4.2.2 第二相形貌与尺寸变化分析 |
4.3 力学性能 |
4.3.1 拉伸性能 |
4.3.2 洛氏硬度 |
4.4 分析与讨论 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(4)高强铝合金大体积熔体复合环缝式电磁搅拌处理方法及应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 高强铝合金的研究进展 |
1.2.1 高强铝合金发展历程 |
1.2.2 高强铝合金中各主要合金元素的作用 |
1.2.3 高强铝合金铸造成形 |
1.3 高强铝合金凝固组织细化的研究现状 |
1.3.1 化学细化对高强铝合金凝固组织的影响 |
1.3.2 物理外场对高强铝合金凝固组织的影响 |
1.3.3 现有电磁搅拌方法处理大体积高强铝合金熔体存在的问题 |
1.4 研究目标、内容、方案及创新点 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 研究方案(技术路线) |
1.4.4 主要创新点 |
2 研究方法及实验过程 |
2.1 引言 |
2.2 数值模拟方法 |
2.2.1 数值模拟软件 |
2.2.2 几何模型建立 |
2.2.3 材料的物性参数 |
2.2.4 数值模拟结果后处理 |
2.3 实验装置及方法 |
2.3.1 实验装置 |
2.3.2 实验方法 |
2.4 分析测试方法 |
2.4.1 差示扫描热分析 |
2.4.2 电磁场强度测量 |
2.4.3 合金熔体温度测量 |
2.4.4 化学成分分析 |
2.4.5 微观组织观察 |
2.4.6 室温力学性能分析 |
3 新型复合环缝式电磁搅拌(M-AEMS)法的研究 |
3.1 引言 |
3.2 M-AEMS模型的建立 |
3.2.1 M-AEMS物理模型 |
3.2.2 M-AEMS数学模型 |
3.2.3 数值模拟过程 |
3.2.4 网格划分 |
3.3 数值模拟结果 |
3.4 本章小结 |
4 高强铝合金大体积熔体处理的实验研究及机理分析 |
4.1 引言 |
4.2 M-AEMS实验装置的研制 |
4.2.1 M-AEMS实验装置总体设计 |
4.2.2 电磁发生系统 |
4.2.3 中心冷却系统 |
4.2.4 M-AEMS实验装置 |
4.3 M-AEMS法的实验流程及方案 |
4.4 M-AEMS法对7075铝合金熔体处理的实验研究 |
4.4.1 M-AEMS法对7075铝合金熔体液面波动的影响 |
4.4.2 M-AEMS熔体处理过程中搅拌坩埚内的电磁场变化规律 |
4.4.3 M-AEMS法对7075合金熔体温度场的影响 |
4.4.4 M-AEMS法对7075铝合金铸锭化学成分分布的影响 |
4.4.5 M-AEMS法对7075铝合金铸锭微观组织的影响 |
4.5 M-AEMS法对7075铝合金铸锭微观组织的影响机理 |
4.6 M-AEMS法对7075铝合金铸锭化学成分分布的影响机理 |
4.7 本章小结 |
5 M-AEMS法在高强铝合金中的应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 M-AEMS工艺对7075铝合金铸件微观组织的影响 |
5.2.1 实验方案 |
5.2.2 实验结果 |
5.3 液态模锻工艺对7075铝合金铸件微观组织的影响 |
5.3.1 实验方案 |
5.3.2 实验结果 |
5.4 添加Sc、Zr微量元素对7075铝合金铸件微观组织、化学成分及力学性能的影响 |
5.4.1 M-AEMS方法对7075铝合金履带板铸件微观组织的影响 |
5.4.2 M-AEMS方法对7075铝合金履带板铸件成分分布的影响 |
5.4.3 M-AEMS方法对7075铝合金履带板铸件力学性能的影响 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)电磁能时效热处理对7A04铝合金组织及性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 绪论 |
1.1 超高强铝合金简介 |
1.1.1 国外Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究现状 |
1.1.2 国内Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究现状 |
1.1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金合金元素及其作用 |
1.2 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的热处理工艺 |
1.2.1 均匀化处理 |
1.2.2 固溶处理 |
1.2.3 单级时效处理 |
1.2.4 双级时效处理 |
1.2.5 回归再时效处理 |
1.3 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的强化机制 |
1.3.1 固溶强化 |
1.3.2 细晶强化 |
1.3.3 第二相强化 |
1.3.4 过剩相强化 |
1.4 电磁能在材料领域的应用 |
1.4.1 电磁能在材料凝固过程中的应用 |
1.4.2 电磁能在材料成型过程中的应用 |
1.4.3 磁场在材料热处理过程中的应用 |
1.5 本课题研究目的与主要内容 |
2 电磁能热处理7A04 铝合金实验过程 |
2.1 电磁能铸造制备7A04 铝合金原料 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 原料制备过程 |
2.1.3 电磁能铸造铝合金晶粒组织观察 |
2.1.4 电磁能铸造后7A04 铝合金力学性能 |
2.1.5 变形工艺 |
2.2 热处理工艺 |
2.2.1 均匀化处理 |
2.2.2 固溶处理 |
2.2.3 电磁能时效处理 |
2.3 微观组织观察及性能检测 |
2.3.1 金相组织分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜观察 |
2.3.3 力学性能检测 |
2.3.4 硬度检测 |
3 电磁能时效对铝合金组织的影响 |
3.1 电磁能时效温度对铝合金析出物的影响 |
3.1.1 电磁能常规时效温度对铝合金析出物的影响 |
3.1.2 电磁能低温时效温度对铝合金析出物的影响 |
3.2 电磁能时效时间对铝合金析出物的影响 |
3.2.1 电磁能时效时间低于60 min对铝合金析出物的影响 |
3.2.2 电磁能时效时间高于60 min对铝合金析出物的影响 |
3.3 磁感应强度对电磁能时效铝合金析出物的影响 |
3.4 本章小结 |
4 电磁能时效对铝合金力学性能的影响 |
4.1 电磁能时效对铝合金抗拉强度的影响 |
4.2 电磁能时效对铝合金硬度的影响 |
4.3 7A04 铝合金组织遗传性影响 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(6)矩形波磁场下7A04铝合金凝固数值模拟和实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 绪论 |
1.1 7A04 铝合金简介 |
1.2 细化7A04 铝合金铸锭凝固组织的方法 |
1.3 脉冲磁场细化铝合金凝固组织的研究现状 |
1.3.1 脉冲磁场下铝合金凝固实验研究 |
1.3.2 脉冲磁场下铝合金凝固过程数值模拟 |
1.3.3 脉冲磁场下铝合金凝固组织细化机理 |
1.4 本文的研究目的与主要内容 |
2 脉冲磁场电磁能作用下金属形核过程分析 |
3 7A04 铝合金在矩形波磁场作用下的凝固实验 |
3.1 实验设备 |
3.2 实验步骤及分析方法 |
3.3 矩形波磁场下7A04 铝合金凝固特性研究 |
3.3.1 矩形波磁场对7A04 铝合金铸锭凝固组织的影响 |
3.3.2 矩形波磁场对7A04 铝合金铸锭中心处凝固曲线的影响 |
3.4 矩形波磁场电流参数对7A04 铝合金凝固特性影响 |
3.4.1 峰值电流对7A04 铝合金铸锭凝固组织的影响 |
3.4.2 峰值电流对7A04 铝合金铸锭中心处凝固曲线的影响 |
3.4.3 电流占空比对7A04 铝合金铸锭凝固组织的影响 |
3.4.4 电流占空比对7A04 铝合金铸锭中心处凝固曲线的影响 |
3.5 小结 |
4 矩形波磁场下7A04 铝合金凝固过程数值模拟 |
4.1 ANSYS电磁场数值模拟 |
4.1.1 控制方程 |
4.1.2 有限元计算模型建立 |
4.1.3 边界条件及求解设置 |
4.2 温度场和流场数值模拟 |
4.2.1 控制方程 |
4.2.2 模型建立 |
4.2.3 边界条件及求解设置 |
4.3 7A04 铝合金凝固过程多物理场耦合方法 |
4.4 矩形波磁场在7A04 铝合金熔体内的分布特性 |
4.4.1 磁感应强度在7A04 铝合金熔体内的分布 |
4.4.2 峰值电流对7A04 铝合金熔体内磁感应强度分布的影响 |
4.4.3 峰值电流对7A04 铝合金熔体内电磁能密度分布的影响 |
4.4.4 电流占空比对7A04 铝合金熔体内磁感应强度分布的影响 |
4.4.5 电流占空比对7A04 铝合金熔体内电磁能密度的影响 |
4.5 矩形波磁场作用下7A04 铝合金熔体内的温度场特性研究 |
4.5.1 矩形波磁场对7A04 铝合金熔体内温度场的影响 |
4.5.2 峰值电流对7A04 铝合金熔体内温度场的影响 |
4.5.3 电流占空比对7A04 铝合金熔体内温度场的影响 |
4.6 矩形波磁场作用下结晶器内7A04 铝合金熔体流场特性研究 |
4.6.1 矩形波磁场对结晶器内7A04 铝合金熔体流场的影响 |
4.6.2 峰值电流对结晶器内7A04 铝合金熔体流场的影响 |
4.6.3 电流占空比对结晶器内7A04 铝合金熔体流场的影响 |
4.7 最佳电流参数成因分析 |
4.8 小结 |
5 7A04 铝合金半连续铸造实验 |
5.1 实验设备 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(7)大规格7系铝合金铸锭均冷环缝式电磁搅拌铸造技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 7系铝合金研究发展现状 |
1.2.1 7系铝合金的发展 |
1.2.2 7系铝合金主要合金元素 |
1.2.3 7系铝合金强韧化机理 |
1.3 大铝合金铸锭技术发展现状 |
1.3.1 DC铸造技术 |
1.3.2 热顶铸造技术 |
1.3.3 外场在铝合金铸锭应用 |
1.3.4 数值模拟技术 |
1.4 大规格铸锭存在的问题 |
1.4.1 组织粗大不均匀 |
1.4.2 宏观偏析 |
1.5 研究目标和内容 |
1.5.1 课题的提出 |
1.5.2 研究的目标 |
1.5.3 研究内容 |
1.5.4 研究路线 |
2 研究方法 |
2.1 模拟方法 |
2.1.1 模型建立 |
2.1.2 热物性参数计算 |
2.1.3 电磁场模拟 |
2.1.4 铸造模拟 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 铸造实验 |
2.2.3 均冷环缝式电磁搅拌 |
2.2.4 均匀化热处理 |
2.2.5 热模拟试验 |
2.3 检测分析 |
2.3.1 磁感应强度测量 |
2.3.2 液穴形貌观察 |
2.3.3 温度检测 |
2.3.4 组织观察 |
2.3.5 成分分析 |
2.3.6 性能测试 |
3 均冷环缝式电磁搅拌铸造模型的建立 |
3.1 均冷环缝式电磁搅拌技术的提出 |
3.1.1 设计思路 |
3.1.2 基本原理 |
3.1.3 主要优点 |
3.2 数值模拟原理 |
3.2.1 均匀冷却模型 |
3.2.2 电磁搅拌模型 |
3.2.3 控制方程 |
3.2.4 材料性能 |
3.3 数值模拟过程 |
3.3.1 几何建模 |
3.3.2 网格剖分 |
3.3.3 模拟流程 |
3.4 数值模拟结果 |
3.4.1 电磁场模拟 |
3.4.2 均冷环缝式电磁搅拌铸造模拟 |
3.5 实验验证 |
3.5.1 实验过程 |
3.5.2 液穴形貌 |
3.5.3 温度曲线 |
3.6 关键工艺优化 |
3.6.1 搅拌电流的影响 |
3.6.2 搅拌位置的影响 |
3.6.3 冷却强度的影响 |
3.7 本章小结 |
4 均冷环缝式电磁搅拌铸造实验研究 |
4.1 7005铝合金铸锭试验 |
4.1.1 宏观组织 |
4.1.2 微观组织 |
4.1.3 成分分布 |
4.2 工艺参数对7005铝合金铸锭组织的影响 |
4.2.1 冷却强度的影响 |
4.2.2 搅拌电流的影响 |
4.2.3 搅拌位置的影响 |
4.3 7050铝合金铸锭试验 |
4.3.1 实验过程 |
4.3.2 微观组织 |
4.3.3 成分分布 |
4.4 7055铝合金铸锭试验 |
4.4.1 实验过程 |
4.4.2 微观组织 |
4.4.3 成分分布 |
4.5 本章小结 |
5 均冷环缝式电磁搅拌铸造机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 组织细化基本原理 |
5.2.1 大规格组大粗大原因 |
5.2.2 中心冷却细化机理 |
5.2.3 环缝式电磁搅拌细化机理 |
5.2.4 爆发式形核机理 |
5.3 晶粒细化热力学分析 |
5.3.1 均匀形核 |
5.3.2 非均匀形核 |
5.4 宏观偏析 |
5.4.1 产生机理 |
5.4.2 宏观偏析改善机理 |
5.5 本章小结 |
6 均冷环缝式电磁搅拌铝合金铸锭性能研究 |
6.1 对静态力学性能的影响 |
6.2 对热变形性能的影响 |
6.2.1 对流变成力的影响 |
6.2.2 加工图基本原理 |
6.2.3 对功率耗散效率的影响 |
6.2.4 对失稳区的影响 |
6.2.5 热加工图 |
6.3 本章小结 |
结论 |
创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
作者简介 |
(8)熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭组织和缺陷的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 铝合金在航空航天中的应用及发展前景 |
1.3 铝合金铸锭的缺陷及对产品质量的影响 |
1.3.1 裂纹 |
1.3.2 气孔 |
1.3.3 疏松与缩孔 |
1.3.4 偏析 |
1.3.5 夹杂和氧化膜 |
1.3.6 组织缺陷 |
1.3.7 表面缺陷 |
1.4 熔体强剪切技术的发展概况及应用 |
1.4.1 熔体强剪切技术的发展概况 |
1.4.2 熔体强剪切技术的作用机理及在铸造铝合金中应用 |
1.5 课题的目的、意义和研究内容 |
1.5.1 课题研究目的和意义 |
1.5.2 课题研究内容 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料和设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 实验工艺流程 |
2.3 实验过程 |
2.3.1 配料 |
2.3.2 合金铸造 |
2.4 实验结果分析方法 |
2.4.1 取样示意图 |
2.4.2 宏微观组织分析 |
2.4.3 宏观偏析分析 |
2.4.4 铸锭二次枝晶臂间距计算 |
2.4.5 氧化膜检测 |
第3章 熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭缺陷的影响 |
3.1 引言 |
3.2 熔体强剪切对2524铝合金疏松的影响 |
3.2.1 未添加细化剂试样的宏观组织 |
3.2.2 未添加细化剂试样的微观组织 |
3.3 熔体强剪切对2524铝合金宏观偏析的影响 |
3.3.1 未添加细化剂试样的宏观偏析 |
3.3.2 添加细化剂试样的宏观偏析 |
3.4 熔体强剪切对2524铝合金铸锭内夹杂和氧化膜的影响 |
3.5 分析与讨论 |
3.5.1 熔体强剪切对疏松的影响 |
3.5.2 熔体强剪切对夹杂和氧化膜的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭组织的影响 |
4.1 引言 |
4.2 熔体强剪切对2524铝合金组织的影响 |
4.2.1 未添加细化剂试样的宏观组织 |
4.2.2 未添加细化剂试样的微观组织 |
4.3 熔体强剪切对2524铝合金二次枝晶臂间距的影响 |
4.3.1 强剪切温度对二次枝晶臂间距的影响 |
4.3.2 强剪切时间对二次枝晶臂间距的影响 |
4.4 熔体强剪切对2524铝合金晶粒尺寸的影响 |
4.4.1 未添加细化剂试样的晶粒尺寸 |
4.4.2 添加细化剂试样的晶粒尺寸 |
4.5 分析与讨论 |
4.5.1 强剪切对宏微观形貌的影响 |
4.5.2 强剪切对二次枝晶臂的影响 |
4.5.3 强剪切对晶粒尺寸的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
(9)7075铝合金电磁铸轧工艺及理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 铝合金的主要分类 |
1.2 超高强铝合金概述 |
1.2.1 超高强铝合金的主要成分及其影响 |
1.2.2 超高强铝合金的应用 |
1.3 超高强铝合金的国内外发展状况 |
1.3.1 国外的研究状况 |
1.3.2 国内的研究状况 |
1.4 7075铝合金的研究现状 |
1.5 不同外场在金属制备中的应用 |
1.5.1 超声波的研究及应用 |
1.5.2 脉冲电流在熔体凝固过程的研究 |
1.5.3 电磁组合场的发展及应用 |
1.6 7075铝合金铸轧研究目标 |
1.6.1 板坯铸轧组织控制目标 |
1.6.2 组织控制的途径 |
1.7 本文研究的目的和主要内容 |
第2章 铸轧过程的数值模拟 |
2.1 铸轧过程数值模拟基本理论 |
2.1.1 热传递基本理论 |
2.1.2 传质过程基本理论 |
2.1.3 电磁场基本理论 |
2.2 铸轧过程电磁场模拟分析 |
2.2.1 电磁场计算模型 |
2.2.2 铸轧过程模拟中的工艺参数及边界条件 |
2.2.3 计算结果 |
2.3 铸轧过程温度场和流场的模拟分析 |
2.3.1 温度场及流场计算模型 |
2.3.2 铸轧工艺参数及边界条件 |
2.3.3 铸轧过程温度场及流场的模拟结果 |
2.3.4 常规铸轧工艺条件的确定 |
2.4 本章小结 |
第3章 7075铝合金铸轧工艺研究 |
3.1 实验前准备 |
3.2 铸轧工艺研究及主要缺陷 |
3.3 常规铸轧参数的确定 |
3.4 常规铸轧参数对铝合金微观组织的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 脉冲电流对7075铝合金凝固组织的影响 |
4.1 实验材料及设备 |
4.2 实验方案及过程 |
4.3 实验结果及分析 |
4.3.1 脉冲电流对7075铝合金凝固组织中枝晶尺寸的影响 |
4.3.2 脉冲电流对7075铝合金凝固组织晶粒尺寸的影响 |
4.3.3 脉冲电流、直流磁场组合场对7075铝合金凝固组织的影响 |
4.4 电脉冲影响合金凝固过程机理 |
4.4.1 脉冲电流对一次枝晶生长过程机理的研究 |
4.4.2 脉冲电磁组合场对组织均匀化的作用机制 |
4.5 本章小结 |
第5章 超声波、电脉冲及脉冲电磁组合场下7075铝合金铸轧研究 |
5.1 实验方案及设备 |
5.2 实验结果与分析 |
5.2.1 不同外场对铸轧7075板坯的微观组织的影响 |
5.2.2 不同外场对铸轧7075铝合金板坯的宏观偏析的影响 |
5.2.3 不同外场对铸轧7075板坯晶内合金元素含量的影响 |
5.3 超声波和外电磁场对含有细化剂的7075铸轧板坯组织的影响 |
5.3.1 Al-Ti-B细化的基础理论 |
5.3.2 实验结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第6章 超声波、电脉冲及脉冲电磁组合场在铸轧过程中的作用机理 |
6.1 超声波在铸轧中的作用 |
6.1.1 铸轧过程中超声波在铝合金熔体中的传播 |
6.1.2 铸轧区内超声波的空化作用 |
6.2 铸轧过程中脉冲电流作用下电磁场的模拟分析 |
6.2.1 脉冲电流作用下电磁场分析的物理模型 |
6.2.2 脉冲电流作用下电磁场分析的简化及边界条件 |
6.2.3 铸轧过程中脉冲电流作用下电磁场的模拟结果分析 |
6.2.4 脉冲电流电磁感应对熔体流动的影响 |
6.3 枝晶的熔断机理 |
6.4 本章小结 |
第7章 铸轧-热轧7075铝合金板材的组织性能研究 |
7.1 实验方案 |
7.2 实验结果与分析 |
7.2.1 完全退火后板材组织观察及性能测试 |
7.2.2 固溶时效处理后板材的组织观察及性能测试 |
7.3 本章小结 |
第8章 结论 |
参考文献 |
博士期间获得的学术成果 |
致谢 |
作者简介 |
(10)7075合金大直径铸锭均质化技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.1.1 课题背景 |
1.1.2 研究课题的提出及课题意义 |
1.2 Al-Zn-Mg-Cu合金国内研究现状 |
1.2.1 Al-Zn-Mg-Cu合金研发历程 |
1.2.2 Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能 |
1.2.3 Al-Zn-Mg-Cu合金热处理工艺 |
1.2.4 Al-Zn-Mg-Cu合金当前研究热点及难点 |
1.3 锭坯加工方法及新技术 |
1.3.1 传统半连续铸造 |
1.3.2 热顶半连续铸造 |
1.3.3 气膜热顶铸造 |
1.3.4 外场作用下半连续铸造 |
1.3.5 数值模拟在铸造过程中的应用 |
1.4 热变形行为研究 |
1.4.1 流变应力 |
1.4.2 本构方程 |
1.4.3 热加工图 |
1.5 课题来源、研究目的、研究内容及主要创新 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
1.5.3 主要创新 |
2 研究方法与实验过程 |
2.1 研究材料 |
2.2 研究路线 |
2.2.1 研究思路 |
2.2.2 研究路线 |
2.2.3 主要章节规划 |
2.3 数值模拟的运用 |
2.4 实验方案 |
2.4.1 热裂趋向性测量 |
2.4.2 熔炼与铸造 |
2.4.3 均匀化处理 |
2.4.4 热模拟试验 |
2.4.5 挤压试验 |
2.4.6 固溶时效处理 |
2.5 检测与分析 |
2.5.1 化学成分分析 |
2.5.2 X射线衍射相分析 |
2.5.3 差示扫描热分析 |
2.5.4 液穴形貌观察 |
2.5.5 微观组织观察 |
3 7075铝合金大铸锭质量控制研究基础 |
3.1 引言 |
3.2 7075铝合金热裂趋向性研究 |
3.2.1 热裂准则 |
3.2.2 约束棒模具测量热裂趋向性 |
3.2.3 基于改善热裂趋向性优化7075铝合金 |
3.2.4 半连铸锭坯热裂机理 |
3.3 不均匀性分析及机理研究 |
3.3.1 凝固过程温度不均匀 |
3.3.2 铸锭化学成分不均匀 |
3.3.3 铸锭组织不均匀 |
3.4 化学法在均质铸锭制备中的应用研究 |
3.4.1 化学细化对7075铝合金组织的影响 |
3.4.2 化学细化对7075铝合金凝固特征的影响 |
3.4.3 化学法对制备均质大铸锭的贡献 |
3.5 工艺法在均质铸锭制备中的应用研究 |
3.5.1 铸造工艺参数对铸锭开裂情况的影响 |
3.5.2 铸造工艺优化对铸锭均匀性的影响 |
3.5.3 工艺法对制备均质铸锭的贡献 |
3.6 本章小结 |
4 耦合搅拌技术的提出及理论分析 |
4.1 引言 |
4.2 新型搅拌模型提出 |
4.2.1 新型搅拌模型提出的背景 |
4.2.2 新型耦合搅拌技术的提出 |
4.3 新型耦合搅拌技术实际应用的数值模拟 |
4.3.1 数值模拟基本理论 |
4.3.2 数值模拟基本设置 |
4.3.3 Maxwell模拟电磁场 |
4.3.4 Fluent模拟普通半连铸和耦合搅拌半连铸 |
4.4 耦合搅拌技术制备均质化大铸锭机理研究 |
4.4.1 强剪切与强对流 |
4.4.2 耦合搅拌技术实现强制均匀凝固 |
4.4.3 耦合搅拌制备均质大铸锭 |
4.5 本章小结 |
5 耦合搅拌技术制备7075铝合金大铸锭应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 耦合搅拌铸造技术及试验过程 |
5.2.1 耦合搅拌技术在半连铸过程中的应用 |
5.2.2 耦合搅拌铸造试验过程 |
5.3 耦合搅拌技术对铸造过程的影响 |
5.3.1 温度波动 |
5.3.2 液穴深度及形貌 |
5.3.3 半连续铸造参数窗口 |
5.3.4 铸锭裂纹形成及其改善机理 |
5.4 耦合搅拌技术对铸态组织成分的影响 |
5.4.1 7075铝合金大铸锭晶粒大小 |
5.4.2 7075铝合金大铸锭晶粒形貌 |
5.4.3 7075铝合金大铸锭晶间第二相 |
5.4.4 7075铝合金大铸锭宏观偏析 |
5.5 耦合搅拌技术对均匀化热处理的影响 |
5.5.1 均匀化热处理制度优化 |
5.5.2 新型均匀化制度验证 |
5.5.3 耦合搅拌对7075铝合金均匀化热处理影响 |
5.6 本章小结 |
6 耦合搅拌技术对7075铝合金热变形行为的影响 |
6.1 引言 |
6.2 流变应力 |
6.2.1 铸锭不同区域流变应力 |
6.2.2 流变应力修正方法 |
6.2.3 不同变形条件下流变应力 |
6.3 本构方程构建 |
6.3.1 Arrhenius型本构模型 |
6.3.2 材料参数求解 |
6.3.3 本构关系确立 |
6.4 加工图构建及热变形性能研究 |
6.4.1 动态材料模型 |
6.4.2 热加工图构建 |
6.4.3 加工图分析 |
6.5 挤压棒材固溶时效态组织性能研究 |
6.5.1 耦合搅拌对力学性能的影响 |
6.5.2 耦合搅拌对微观组织的影响 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
四、7075铝合金CREM铸锭的微观组织(论文参考文献)
- [1]稀土Y对挤压态7075铝合金微观组织及其力学性能的影响[D]. 刘立博. 兰州理工大学, 2021
- [2]电磁场对Al-5Ti-1B凝固组织的影响[D]. 高笑飞. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [3]物理外场辅助半连续铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的组织与力学性能[D]. 王睿. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [4]高强铝合金大体积熔体复合环缝式电磁搅拌处理方法及应用研究[D]. 何敏. 北京科技大学, 2019(06)
- [5]电磁能时效热处理对7A04铝合金组织及性能的影响[D]. 于文霞. 内蒙古科技大学, 2019(03)
- [6]矩形波磁场下7A04铝合金凝固数值模拟和实验研究[D]. 鲍鑫宇. 内蒙古科技大学, 2019(03)
- [7]大规格7系铝合金铸锭均冷环缝式电磁搅拌铸造技术研究[D]. 罗亚君. 北京有色金属研究总院, 2018(12)
- [8]熔体强剪切处理对2524铝合金铸锭组织和缺陷的影响[D]. 陈晨. 东北大学, 2018(02)
- [9]7075铝合金电磁铸轧工艺及理论研究[D]. 苏鑫. 东北大学, 2015(09)
- [10]7075合金大直径铸锭均质化技术研究[D]. 王海军. 北京科技大学, 2015(09)