《大體積鋁合金半固態漿料凝固組織控制與數值模擬》是依託南昌大學，由劉旭波擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大體積鋁合金半固態漿料凝固組織控制與數值模擬
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：劉旭波
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流變成形具有短流程、近終形生產的特點。針對半固態漿料內部成份和組織分布不均勻、半固態漿料體積受限等關鍵問題，在課題組前期工作基礎上，從外場對熔體的結晶與傳輸的調控作用入手，揭示內部組織不均勻機理及主要調控要素，建立大體積鋁合金半固態漿料整體均勻傳輸凝固理論。研究成果將為連續製備20Kg以上高質量半固態漿料提供理論支持，突破流變成形技術的瓶頸。.項目通過結晶器改造實現半固態漿料製備工藝LAO（Limited Angular Oscillation）與功能超聲有效結合，利用超聲驅動的空化和聲流等非線性效應控制結晶器內大體積半固態漿料的傳輸行為。採用物理模擬、數值模擬、實驗驗證等方法，揭示大體積鋁合金半固態漿料內部組織不均機理，進而提出解決方案，實現鋁合金大體積半固態漿料製備參數最佳化，提出大體積鋁合金半固態漿料製備技術原型。
結題摘要
流變成形是一種新型凝固組織控制與成形技術，關鍵是獲得含有細小均勻分布的球形/近球形晶粒的半固態漿料及其控制。凝固過程的控制是通過對各種傳輸過程實現的。這些傳輸在凝固過程中的演變規律及互動作用決定著凝固進程、凝固組織形態及成分分布。項目針對半固態漿料內部成分和組織分布不均勻、半固態漿料體積受限等關鍵問題，從裝備參數對熔體的結晶與傳輸的調控作用入手，提出大體積半固態漿料製備技術原型，為連續製備20Kg以上高質量半固態漿料提供實驗基礎支持。 項目完成的研究內容主要包括：（1）鋁合金大體積半固態漿料製備工藝及凝固組織控制研究、鋁合金凝固過程中組織形成與長大數值模擬研究；（2）半固態成形的零件摩擦磨損性能的研究；（3）稀土複合添加精煉與變質處理對改善大體積熔體質量的初步研究；（4）鋁合金半固態流變擠壓成形技術工藝參數最佳化、成形質量分析與控制等初步研究。 本項目獲得了課題組利用自有技術連續製備大體積、質量優良的鋁合金半固態漿料穩定工藝參數：鋁液澆注溫度為液相線上20-50℃，轉管預熱溫度為450±50 ℃，轉管角度為10-25度，轉管轉速為0-180r/min；半固態漿料靜止冷卻率為0.3-2℃/s。 所製備的鋁合金半固態漿料典型性能參數：平均晶粒直徑約70μm、平均形狀因子約0.80（形狀差別小於20%）。單次循環時間小於100秒，單次循環鋁合金半固態漿料量可達50Kg，可以為流變成形提供高質量大體積半固態漿料，生產30Kg以上高緻密的結構零件。 與傳統成形方法相比，鋁合金半固態流變成形零件的力學性能有較大提高，經過熱處理，能進一步提高到接近於普通鍛件的力學性能。研究結論也表明半固態成形技術製備的零件在摩擦性能上也有所提高。進過稀土複合添加，對鋁合金熔體進行精煉與變質處理，能進一步提高鋁合金半固態成形零件的綜合性能。 在項目實施過程中：授權發明專利6項；發表學術論文12篇，其中SCI收錄2篇，中文核心7篇；獲江西省科技發明獎二等獎1項；培養研究生4名，本科生2名。
