本书按照合金系对半固态加工技术进行了系统的总结，主要内容包括绪论、Y112铝合金半固态成形组织及性能、ZL116合金的半固态成形及其热处理、ZL201合金半固态加工、半固态ZL201铝合金压缩变形行为、ZL201合金半固态挤压及压铸数值模拟、ZL201合金半固态模锻组织与性能、356合金成形过程流场与温度场耦合数值模拟、6061铝合金半固态触变模锻成形、6063铝合金半固态触变挤压及数值模拟。
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《现代冶金与材料过程工程丛书》序
前 言
第1章 绪论1
1.1 半固态成形技术概述1
1.2 半固态金属成形技术的优点2
1.3 半固态浆料的制备技术3
1.4 金属的半固态非枝晶凝固组织与形成机制8
1.5 半固态金属成形工艺10
1.6 半固态金属成形技术国内外发展概况12
参考文献13
第2章 Y112铝合金半固态成形组织及性能17
2.1 液相线铸造Y112铝合金半固态浆料的制备17
2.1.1 合金液相线温度的确定17
2.1.2 Y112铝合金的熔铸19
2.2 液相线铸造工艺参数对Y112铝合金组织的影响19
2.2.1 不同铸造温度下Y112铝合金的组织19
2.2.2 不同冷却强度下Y112铝合金的组织20
2.2.3 不同铸造速度下Y112铝合金的组织21
2.3 液相线铸造Y112铝合金组织形成机理22
2.3.1 形核22
2.3.2 长大25
2.4 液相线铸造Y112铝合金的二次加热26
2.4.1 液相体积分数的确定26
2.4.2 电阻炉恒温二次加热29
2.4.3 电阻炉恒高温快速二次加热32
2.4.4 二次加热组织的演化机理分析34
2.5 Y112铝合金半固态成形及其热处理36
2.5.1 Y112铝合金的半固态挤压及其热处理36
2.5.2 Y112铝合金的半固态压铸组织及性能46
2.5.3 Y112铝合金的半固态模锻组织及性能52
参考文献56
第3章 ZL116合金的半固态成形及其热处理57
3.1 ZL116合金半固态坯料的制备57
3.1.1 实验材料57
3.1.2 近液相线半连续铸造制备半固态坯料57
3.1.3 近液相线铸造ZL116铝合金组织形成机理60
3.2 ZL116合金半固态坯料的二次加热63
3.2.1 ZL116合金固、液相线温度的确定63
3.2.2 ZL116合金半固态坯料的二次加热64
3.2.3 半固态合金坯料二次加热组织的演化机理68
3.3 ZL116合金的半固态模锻成形69
3.3.1 实验材料70
3.3.2 实验设备70
3.3.3 ZL116合金半固态模锻成形件的内部质量72
3.3.4 ZL116合金模锻成形件的组织73
3.3.5 ZL116合金模锻成形件的性能76
3.4 ZL116合金的半固态挤压成形77
3.4.1 半固态挤压成形实验78
3.4.2 ZL116合金挤压件的组织82
3.4.3 ZL116合金挤压件的性能89
3.5 ZL116合金半固态挤压成形件的热处理92
3.5.1 ZL116合金半固态成形件的热处理92
3.5.2 强化机理分析95
参考文献97
第4章 ZL201合金半固态加工99
4.1 ZL201合金半固态坯料的制备99
4.1.1 实验材料99
4.1.2 实验方法99
4.1.3 实验结果和分析99
4.1.4 近液相线铸造ZL201合金组织形成机理100
4.2 低频电磁搅拌制备ZL201合金坯料101
4.2.1 实验方法101
4.2.2 实验结果和分析102
4.2.3 低频电磁场对ZL201合金组织影响的机理103
4.3 ZL201合金半固态坯料的二次加热104
4.3.1 实验方法105
4.3.2 二次加热组织的观察105
4.3.3 二次加热时组织的转变过程108
4.4 电阻炉变温高温二次加热工艺109
4.4.1 实验方法109
4.4.2 二次加热组织的观察110
4.4.3 二次加热温度和保温时间对组织转变的影响111
4.5 半固态触变压铸成形的数值模拟111
4.5.1 数值模拟的假设111
4.5.2 数值模拟的主要步骤112
4.5.3 数值模拟的方案112
4.5.4 半固态触变压铸成形金属浆料充型过程的数值模拟113
4.5.5 半固态触变压铸金属浆料凝固过程的数值模拟130
4.6 半固态触变压铸实验及微观组织观察132
4.6.1 实验材料133
4.6.2 实验设备及工艺133
4.6.3 半固态触变压铸结果与分析135
4.6.4 半固态触变压铸成形件的微观组织观察与分析137
4.7 半固态触变压铸件热处理及微观组织观察144
4.7.1 实验过程144
4.7.2 时效时间对压铸件性能的影响144
4.7.3 时效时间对压铸件微观组织的影响145
参考文献150
第5章 半固态ZL201合金压缩变形行为152
5.1 实验材料152
5.2 实验设备152
5.3 实验方案153
5.4 实验结果与讨论153
5.4.1 半固态ZL201合金重熔后的微观组织153
5.4.2 压缩变形规律的结果分析154
5.5 数学模型的建立159
5.5.1 曲线拟合与最小二乘法159
5.5.2 建立数学模型162
5.5.3 数学模型的推导及检验163
参考文献169
第6章 ZL201合金半固态挤压及压铸数值模拟170
6.1 ZL201合金半固态触变挤压成形170
6.1.1 挤压参数的确定170
6.1.2 挤压实验171
6.2 挤压件的组织分析172
6.2.1 未挤压的样品显微组织分析172
6.2.2 挤压后的样品显微组织分析173
6.3 热处理工艺的确定174
6.3.1 正交实验设计174
6.3.2 正交实验结果分析175
6.3.3 正交最优工艺实验验证178
6.4 热处理过程对微观组织的影响179
6.4.1 固溶处理对微观组织的影响179
6.4.2 固溶处理对力学性能的影响180
6.4.3 时效处理对力学性能的影响182
6.4.4 时效处理对微观组织影响183
6.5 半固态触变压铸成形的数值模拟184
6.5.1 数值模拟的假设185
6.5.2 AnyCasting充型过程模拟185
6.6 凝固过程模拟196
6.6.1 凝固微观组织数值模拟197
6.6.2 铸件机械性能数值模拟198
6.6.3 铸件缺陷预测200
参考文献201
第7章 ZL201合金半固态模锻组织与性能202
7.1 半固态ZL201合金浆料的制备工艺202
7.1.1 材料202
7.1.2 设备和工具202
7.2 方法202
7.3 ZL201合金近液相线电磁铸造（NLEMC）铸态组织206
7.3.1 NLEMC对合金组织的影响206
7.3.2 冷却条件对合金组织的影响210
7.4 ZL201合金NLEMC铸态组织性能212
7.4.1 电磁搅拌强度的影响213
7.4.2 不同冷却条件的影响213
7.5 ZL201合金NLEMC铸态组织SEM分析213
7.6 半固态ZL201合金模锻成形工艺219
7.6.1 模锻件形状220
7.6.2 模锻方式221
7.6.3 锻件选定221
7.6.4 分型面221
7.6.5 模具设计有关参数及其计算223
7.6.6 锻模设计224
7.6.7 模具设计图227
7.7 实验设备与材料229
7.7.1 设备和工具229
7.7.2 原料和试剂229
7.8 ZL201合金的半固态模锻工艺229
7.8.1 模锻准备229
7.8.2 比压的选择230
7.8.3 保压时间的选择230
7.8.4 模具预热温度的选择230
7.8.5 模锻及试样编号231
7.8.6 制样231
7.9 半固态ZL201合金模锻成形件组织232
7.10 电磁搅拌强度对组织性能的影响233
7.11 模锻力对组织性能的影响234
7.12 模锻温度对组织性能的影响234
7.13 ZL201合金半固态锻件热处理工艺235
7.13.1 实验材料与方法235
7.13.2 硬度测试及结果235
7.13.3 金相组织观察237
7.13.4 SEM分析239
7.14 热处理工艺对模锻成形件性能的影响241
参考文献242
第8章 356合金成形过程流场与温度场耦合数值模拟244
8.1 基本理论244
8.1.1 描述流体流动的两种方法245
8.1.2 直角坐标系中流场微分控制方程246
8.1.3 湍流模型247
8.1.4 插值、形状函数252
8.1.5 通用微分方程及其离散化253
8.1.6 自由表面的处理255
8.2 传热基本理论255
8.2.1 热力学第一定律256
8.2.2 边界条件256
8.3 半固态压铸模拟研究257
8.3.1 半固态压铸充型过程流场、温度场耦合数值模拟257
8.3.2 铸件凝固过程温度场数值模拟266
8.3.3 模拟结果及分析267
8.4 实验研究279
8.4.1 实验设备280
8.4.2 实验材料280
8.4.3 实验方法280
8.4.4 实验结果281
8.4.5 实验结果分析283
8.5 模拟结果与实验结果比较284
8.6 模拟精度分析287
8.6.1 数值算法的影响287
8.6.2 初始条件的影响287
8.6.3 热物理性能影响288
参考文献288
第9章 6061铝合金半固态触变模锻成形289
9.1 坯料制备及二次加热289
9.1.1 坯料制备289
9.1.2 二次加热294
9.2 半固态模锻有限元模型的建立302
9.2.1 刚黏塑性有限元法302
9.2.2 DEFORM-3D303
9.2.3 有限元模型的建立305
9.3 数值模拟及结果310
9.3.1 模拟方案310
9.3.2 前处理311
9.3.3 后处理及结果分析312
9.4 热处理工艺331
9.4.1 实验方案的确定331
9.4.2 实验方法332
9.4.3 实验结果与分析333
9.4.4 最佳热处理工艺验证实验347
参考文献349
第10章 6063铝合金半固态触变挤压及数值模拟351
10.1 6063铝合金半固态坯料的制备351
10.1.1 近液相线半连续铸造6063铝合金坯料351
10.1.2 铸态组织观察及分析352
10.2 6063铝合金的半固态二次加热354
10.2.1 实验354
10.2.2 实验结果及分析355
10.3 6063铝合金半固态触变挤压360
10.3.1 半固态触变挤压工艺360
10.3.2 实验设备362
10.3.3 挤压成形362
10.3.4 半固态变形机制363
10.3.5 实验结果364
10.4 6063铝合金半固态触变挤压数值模拟367
10.4.1 几何建模367
10.4.2 材料模型368
10.4.3 物理性能参数369
10.4.4 热力耦合分析处理及模拟参数369
10.4.5 模拟结果369
参考文献378
京公网安备 11010102004214号