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专题综述 
铸造镁合金凝固过程数值模拟研究进展 • 蒋斌，张昂，杨艳，宋江凤，黎田，游国强，潘复生 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 试验研究 基于连续逐层添加的金属增材制造热- 力 耦合行为数值模拟研究 • 曹 流，朱民富，李峻荣，张沁丹 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔体处理对DD426 单晶高温合金 凝固组织的影响 • 黄亚奇1，张 金2，刘 栋3，郑 伟1，申 健1，王 栋1，谢 光1，卢玉章1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 冷却速率对钴铬钼合金微观组织及 力学性能的影响 • 李伟东1，2，3，刘小涛1，刘义辉2，3，张志正2，3，王 非2，3，王 哲2，3，李 宁1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金的热变形行为研究 • 王海飞，李铁钢 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Ti1/4Zr1/4V1/4Nb1/4）Alx高熵金属间化合物合金的组织结构研究 • 覃业恒，张 越，张 骁，杨 程，陈 迅，王 乔，赵鹏程，刘 亮 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 Zr 对铸态Mg-6Bi 合金微观组织和 力学性能的影响 • 孟帅举1，2，3，肖浩然1，刘 浩1，王孟璐1，张凤霞1，张婧婧1，刘海峰3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg 合金 低温力学性能的影响 • 马广辉1，李广龙2，崔 勇1，刘 海1，金玉静1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔体保温和超声振动对Al-Cu-Mn 合金组织 与性能的协同作用 • 张天阳1，2，方晓刚1，2，原紫云1，2，张 迪1，2，黄中月1，2，严 峰3，祖方遒1，2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 大规格7A04 铝合金铸锭 裂纹缺陷的研究 • 崔晓晴1，孙小涵2，贺永东1，赵亿坤1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于熔体发泡法泡沫铝填充 管力学性能研究 • 王嘉峰，王录才，黄闻战，王 芳，游晓红 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 压力铸造 电动滑板车前叉的低含气量压铸 工艺研究与实践 • 龚 杰1，2，龙文元1，谢隆保2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 稀土Ce 对半固态挤压铸造AlSi10Cu3Fe 合金组织及性能影响 • 马路路，张南洋，张 波，张书维 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铝合金缸盖低压铸造模具设计 及凝固质量优化 • 陈晓斌1，谈 毅1，杨 安2，刘臻炜1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铰链支架压铸工艺设计和优化 • 刘 军，高 凯，黄智钢，沈玉康，刘 洋 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 基于砂型3D 打印技术的壳体 低压铸造工艺开发与验证 • 艾雨蒙1，游志勇1，刘世龙1，张笙辉2，李成坤2，谭 锐3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 稀土镁合金框架铸造工艺优化研究 • 潘 龙1，武丽丽2，张益锋1，李 蒙1，高伟宏1，毛 燚1，叶 峰1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 灰铸铁制动鼓石墨钝化生产工艺探讨 • 李 建1，汤 森1，闫启栋2，秦鹏鹏1，谢文博1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
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专题综述 铸造镁合金凝固过程数值模拟研究进展 • 蒋斌，张昂，杨艳，宋江凤，黎田，游国强，潘复生 镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程，可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共晶凝固组织模拟，偏析、气孔和热裂等缺陷模拟，以及力学性能预测等方面的研究现状，简要介绍了近两年在铸造镁合金成形工艺模拟方面的研究进展。最后，指出了当前铸造镁合金数值模拟研究存在的问题及发展方向。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 试验研究 基于连续逐层添加的金属增材制造热- 力 耦合行为数值模拟研究 • 曹 流，朱民富，李峻荣，张沁丹 金属增材制造是引领第三次工业技术革命的核心技术之一。然而，因过大的残余应力所引发的变形、开裂、抗腐蚀性能下降等问题仍然是阻碍金属增材制造发展的主要瓶颈之一。本文借助开源多物理场仿真平台Elmer，开展了基于连续逐层添加的金属增材制造热-力耦合行为数值模拟研究。其中，连续逐层添加是依据时间与单元位置等信息实时控制单元的激活状态得以实现，应力释放的预测是通过人为将基板的弹性模量设置为很小的值得以实现。针对激光能量输入与基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响，发现随着激光能量输入逐渐降低或基板预热温度逐渐提高，制件的位移逐渐减小，制件的残余应力水平逐渐减弱；相比于激光能量输入，基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响更大。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔体处理对DD426 单晶高温合金 凝固组织的影响 • 黄亚奇1，张 金2，刘 栋3，郑 伟1，申 健1，王 栋1，谢 光1，卢玉章1 通过不同熔体处理工艺制备第一代单晶高温合金DD426，结合差热分析和JMatPro模拟计算确定合金的凝固路径以及凝固特征温度，采用扫描电子显微镜观察不同工艺制备样品的微观组织，并借助X射线三维断层扫描技术表征样品中的显微孔洞。结果表明，随着熔体处理温度的升高，结晶温度区间先降低后增加，一次/二次枝晶间先降低后增加；碳化物的形貌主要取决于合金成分（碳元素和碳化物形成元素）和凝固条件（生长空间和生长时间）；合金中显微孔洞的尺寸、数量、分布受到枝晶间距和碳化物含量和形态的影响。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 冷却速率对钴铬钼合金微观组织及 力学性能的影响 • 李伟东1，2，3，刘小涛1，刘义辉2，3，张志正2，3，王 非2，3，王 哲2，3，李 宁1 钴铬钼合金具有较好的生物相容性及耐磨性，是骨关节植入物用最广泛的金属材料。研究了1 150 ℃保温2 h后空冷、风冷、水冷、气淬不同冷却速度的热处理工艺对钴铬钼合金材料组织与性能的影响。结果显示：随着冷却速度的提升，钴铬钼合金中的碳化物强化相更为细小、更为弥散地分布于基体中，材料强度及塑性均得到较大幅度提升。在真空条件下1 150 ℃保温2 h，氩气冷却冷速在150 ℃/min条件下，材料抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达889 MPa、585 MPa、13%。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金的热变形行为研究 • 王海飞，李铁钢 以7000系Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金为研究材料，在Gleeble1500热模拟试验机上进行变形温度250~400 ℃，应变速率0.01~10 s-1条件下的等温压缩试验。研究结果表明：合金在等温压缩过程中的流变应力随着应变速率的增大而增大，随着变形温度的增大而减小。当应变速率为10 s-1，变形温度为250 ℃时，合金的峰值应力可达205 MPa。大部分的真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征，结合TEM分析，动态再结晶的形成机制是位错通过滑移和攀移逐渐演变成小角度晶界（2°~15°）和大角度晶界（>15°），依靠位错重排在原始晶粒内部形成亚结构，最终形成完整晶界。同时，采用Arrhenius模型和Zener-Hollomon参数方程，构建了Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的本构方程，其中合金的平均变形激活能为324 187 J/mol。此外，通过Prasad失稳判据等模型，构建了0.2、0.4以及0.6应变下的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热加工图，获得可加工窗口为：252~400 ℃，0.01~0.015 s-1。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Ti1/4Zr1/4V1/4Nb1/4）Alx高熵金属间化合物合金的组织结构研究 • 覃业恒，张 越，张 骁，杨 程，陈 迅，王 乔，赵鹏程，刘 亮 设计并用真空电弧熔炼法制备了五主元（Ti1/4Zr1/4V1/4Nb1/4）Alx高熵金属间化合物合金，研究了铸态及高温退火后合金的晶体结构、显微组织及硬度的变化。结果表明，（Ti1/4Zr1/4V1/4Nb1/4）Alx高熵金属间化合物合金以D022有序化合物结构为基体，夹杂少量的L10析出相。合金组织为树枝晶组织，由于枝晶相和枝晶间相的元素分布不同，使合金产生了相分离现象。（Ti1/4Zr1/4V1/4Nb1/4）Al3.5合金中L10相含量最少，并且在1 300 ℃热处理后基本消失，合金转变为完全由有序的D022相组成。此合金在1 400 ℃高温下仍能保持铸态的基体结构，没有析出其他相，表明此合金具有极好的高温热稳定性。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 Zr 对铸态Mg-6Bi 合金微观组织和 力学性能的影响 • 孟帅举1，2，3，肖浩然1，刘 浩1，王孟璐1，张凤霞1，张婧婧1，刘海峰3 为探清Zr元素对Mg-6Bi合金微观组织与力学性能的影响规律，制备了铸态Mg-6BixZr（x=0，0.5，1.0wt.%）合金，采用SEM、EDS、XRD和电子力学试验机等仪器设备对其微观组织和力学性能进行表征和测试。试验结果表明，铸态Mg-6Bi合金微观组织中树枝晶平均尺寸约为（302±46）μm，且晶界处存在大量尺寸在1~90.12 μm之间的Mg3Bi2相。采用0.5%~1.0% Zr元素合金化不但可以显著细化Mg-6Bi合金晶粒组织，还对合金中的Mg3Bi2相有显著地变质效果。其中，Mg-6Bi-1Zr合金平均晶粒尺寸为（128±65）μm，Mg3Bi2相尺寸在1~28.33 μm之间，较Mg-6Bi合金均有显著细化。归因于晶界强化和第二相强化效果的增强，以及Mg3Bi2相对基体割裂作用显著削弱，铸态Mg-6Bi合金的强度和塑性均随着Zr元素含量的增加而显著提升。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg 合金 低温力学性能的影响 • 马广辉1，李广龙2，崔 勇1，刘 海1，金玉静1 对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20 ℃、-20 ℃和-60 ℃的拉伸试验，研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响，并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明，随着固溶时间的延长，合金在20 ℃、-20 ℃和-60 ℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势，在固溶时间为10 h时取得值。随着固溶时间的延长，合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小，在固溶时间为10 h时，合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状，继续延长固溶时间至15 h时，Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低，Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势，较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相，但是相对而言，固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小，且断口以小解理平面和韧窝为主，韧性相对未固溶时更好。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 熔体保温和超声振动对Al-Cu-Mn 合金组织 与性能的协同作用 • 张天阳1，2，方晓刚1，2，原紫云1，2，张 迪1，2，黄中月1，2，严 峰3，祖方遒1，2 含特定Cu/Mn比的铝合金能够形成稳定的二十面体准晶相（I-Al65Cu20Mn15），但是在常规凝固组织中准晶含量较低且尺寸粗大。本文以Al-Cu-Mn准晶合金为研究对象，研究在准晶I相形成温度区间进行熔体保温和超声振动对I相形貌与尺寸的影响规律。结果表明，随着熔体保温时间的延长，准晶I相尺寸呈先减小后增大的趋势，特别是保温时间为20 min时，准晶颗粒呈细小的花瓣状；对保温20 min后的合金熔体施加600 W功率的超声振动，准晶尺寸发生细化，但继续增大功率会导致I相粗化。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 大规格7A04 铝合金铸锭 裂纹缺陷的研究 • 崔晓晴1，孙小涵2，贺永东1，赵亿坤1 采用电磁铸造法制备880 mm规格直径的7A04铝合金铸锭，通过工业CT扫描、SEM和EDS等检测分析手段研究了该铝合金铸锭中裂纹缺陷的形成原因和抑制措施，同时对缺陷附近区域微小缺陷的数量与分布进行了分析。结果表明，该铸锭出现裂纹的实质为Al2O3（氧化物）和少量Fe元素富集，位置靠近铸锭中心区域。观察微小缺陷其数量随半径尺寸的增大而略有减少，且大于40 μm的缺陷占比。通过分析，微小缺陷的形成与裂纹缺陷的形成有关。在铸造前从合金熔体中去除夹杂物和气体氢，完善除气、扒渣等工艺过程是避免这些缺陷的方法。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于熔体发泡法泡沫铝填充 管力学性能研究 • 王嘉峰，王录才，黄闻战，王 芳，游晓红 采用熔体发泡法制备闭孔泡沫铝，研究泡沫铝填充密度对铝合金薄壁管的压缩及吸能性能提升作用，对比提升效果，确定密度参数；并在密度的基础上设计三类不同截面的复合结构，研究填充管的截面结构对压缩性能及吸能性能的影响，确定结构参数。采用万能试验机进行准静态压缩试验，并利用有限元模拟结果与试验结果相对比，验证数据准确性。结果表明：填充梯度泡沫铝会增加薄壁管的力学性能，如屈服强度、平均压溃载荷和吸能性能，降低曲线波动性，密度为0.480 5 g/cm3的闭孔泡沫铝表现出结果；二次试验中，复合结构能进一步提升薄壁管的力学性能，其中外方管内圆管的复合结构具有的屈服强度、平均压溃载荷以及吸能效果。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 压力铸造 电动滑板车前叉的低含气量压铸 工艺研究与实践 • 龚 杰1，2，龙文元1，谢隆保2 基于压铸CAE云计算平台智铸超云，对电动滑板车前叉铸件的压铸工艺进行了设计及优化，分析了不同压射工艺对压铸件质量的影响，同时进行了实际铸件生产的压射工艺试验验证。结果表明：模拟结果与实际生产结果基本一致，采用优化后的压射工艺设计获得了外形轮廓清晰、表面光滑、尺寸精度高、无缺陷的前叉压铸件，实现了压铸件的T6处理，从而进一步提高了其力学性能。经上机实测，铸件达到了电动滑板车产品的前叉零件技术要求，可实现“以铸代锻”。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 稀土Ce 对半固态挤压铸造AlSi10Cu3Fe 合金组织及性能影响 • 马路路，张南洋，张 波，张书维 通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子万能试验机、显微硬度计及导电仪等手段分析了稀土Ce元素对半固态挤压铸造AlSi10Cu3Fe合金组织及性能演变的影响。研究结果表明：稀土Ce元素对半固态挤压铸造合金组织具有很好地细化作用，稀土添加量为0.5%时半固态合金组织细化效果最好，初生α-Al相呈现出等轴晶或球状晶形态，排列有序且分布非常均匀，合金的平均晶粒尺寸和晶粒形状因子分别为48 μm与0.75，与不含稀土Ce的合金相比晶粒尺寸降低了51.51%，形状因子提高了53.06%。与此同时，半固态合金的力学性能也达到峰值，其抗拉强度、伸长率及显微硬度分别为231.98 MPa、7.8%和HV100.15，与不含稀土的合金相比，分别提高了37.81%、59.18%和25.38%。不含稀土Ce及稀土Ce含量为0.5%的合金导电率分别为38.56%IACS和43.27%IACS，稀土Ce的添加也有助于合金导电性能的提高。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铝合金缸盖低压铸造模具设计 及凝固质量优化 • 陈晓斌1，谈 毅1，杨 安2，刘臻炜1 针对摩托车发动机的铝合金单缸缸盖低压铸造成形时容易发生缩松、缩孔和气孔等缺陷问题，运用MAGMA软件模拟缸盖低压铸造过程温度和冷却率变化情况，预测缸盖容易产生的缺陷趋势及重点发生区域。在合理设计缸盖模具结构和侧模各部分冷却系统的同时，将数值模拟结果与智能化设备相结合应用，运用低压铸造机数字化智能技术进行凝固工艺过程的冷却时序控制和压力分段精细化控制，避免缸盖燃烧室重点区域凝固结晶时的缺陷发生，提高铝合金缸盖铸件内部组织成形致密度及低压铸造生产质量。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铰链支架压铸工艺设计和优化 • 刘 军，高 凯，黄智钢，沈玉康，刘 洋 根据铰链支架结构进行压铸工艺设计，针对其结构特点设计了两种压铸工艺，利用Anycasting分析软件对两种工艺进行数值模拟，对比分析两种工艺方案铸件缺陷产生的位置及原因，结合实际生产条件，选择了一种较优的压铸工艺进行优化，优化内浇道和溢流槽的数量和位置，改空冷和水冷。经模拟分析及试模证实优化措施有效，满足生产质量要求。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 基于砂型3D 打印技术的壳体 低压铸造工艺开发与验证 • 艾雨蒙1，游志勇1，刘世龙1，张笙辉2，李成坤2，谭 锐3 壳体型腔复杂且壁薄，采用传统工艺不仅造型困难，而且从模具设计到整体铸造工艺开发与验证，所用周期长、效率低，生产成本高。基于砂型3D打印技术快速制样优势，本文对壳体浇注系统采用随形设计方案，实现了型腔、叶片一体化结构成形制造，结合数值仿真计算分析，对浇注工艺进行设计优化，开展了浇注试制与铸件实物检测。结果表明，选用3D打印砂型整体成形工艺可实现复杂结构壳体的短周期、低成本与高精密制造，实现工艺样件的快速制造。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 稀土镁合金框架铸造工艺优化研究 • 潘 龙1，武丽丽2，张益锋1，李 蒙1，高伟宏1，毛 燚1，叶 峰1 采用ProCAST软件及试验验证的方法对稀土镁合金框架铸造工艺进行优化研究，并结合X射线无损检测、光学显微镜等设备对铸件内部质量、显微组织和力学性能进行表征分析。结果表明：工艺优化前，由于补缩效果不足等原因，铸件内部夹渣、气孔以及疏松等缺陷较多；工艺优化后，通过调节浇注和补缩系统，铸件内部缩松和气孔缺陷基本消失，铸件合格率从68.2%提升到93.5%。显微组织观察表明：铸态显微组织均由等轴的α-Mg基体和沿晶界连续网状分布的第二相组成，工艺优化后铸件晶粒尺寸变得更加细小，平均达到35.99 μm。力学性能测试表明：工艺优化后，铸件T6态的室温平均抗拉强度和断后伸长率为265.33 MPa和7.17%，相比于工艺改进前，分别提高23.03%和26.46%。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 灰铸铁制动鼓石墨钝化生产工艺探讨 • 李 建1，汤 森1，闫启栋2，秦鹏鹏1，谢文博1 针对商用车在反复刹车时频繁的冷热循环易造成制动鼓开裂失效的问题，提出一种利用稀土元素、氮元素及钝化处理工艺钝化片状石墨端部的方法。在高碳当量成分条件下（CE≥3.9%），探讨灰铸铁制动鼓石墨钝化材质及生产工艺，提高制动鼓的常规力学性能和抗热疲劳性能，为商用车耐热及抗热疲劳制动鼓铸件的生产提供技术支持。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]