铸造性能和力学性能（兰州理工大学李元东教授）

看点：挤压铸造，铝合金

随着环境及安全意识的提高，交通运输工具轻量化及安全性已经成为一个重大课题，越来越多的受到人们的关注。铝合金因具有良好的耐腐蚀性能、密度小、比强度高、导热性能好，是交通运输、航空航天等领域的主要轻量化合金，其中A356铸造铝合金因具有优异的成形性能，能够制备各种形状复杂的零件，被广泛研究。

金属熔液在型腔中充形及凝固时间非常短，但对铸件后续处理及性能有着重要的影响，数值模拟不仅能够直观的显示金属熔液充形流动过程及凝固顺序，而且能够预测铸造缺陷的性质、数量和分布，是研究金属凝固过程的重要手段。热处理是合金力学性能优化的一种重要手段，不仅能够改变金属微观组织形貌，而且能够促进机体中新相的形成。虽然学者已经对挤压铸造、半固态流变成形技术、热处理工艺进行了大量研究，然而关于液态挤压铸造与半固态挤压铸造的对比研究以及热处理对不同成形方式下组织及性能的影响研究较少。

2022年中国压铸、挤压铸造、半固态加工年会将于11月4-7日在安徽合肥元一希尔顿酒店召开，兰州理工大学李元东教授将作题为“A356铝合金挤压铸造凝固过程及热处理对其性能的影响”。

报告摘要：

采用数值模拟和金相组织分析研究A356铝合金挤压铸造成形顺序及凝固过程，发现半固态挤压铸造不仅充形平稳，凝固时间短，且孔隙率低。通过固溶、时效热处理可以改善金属型铸造、液态挤压铸造、半固态挤压铸造试样组织及性能，结果表明固溶处理后α-Al基体晶粒形貌与铸态相同，晶粒尺寸稍有长大，共晶硅球化尺寸集中在1.5μm左右。随着固溶温度升高，力学性能与热导率先增加后减小，而半固态挤压铸造力学性能在560℃固溶温度范围内并未减小。进一步时效处理，过饱和状态的固溶体能析出弥散分布的Mg2Si强化相，其不仅能够阻碍位错运动提高A356铝合金抗拉强度，而且减少了固溶原子与空位对电子的散射作用提高导热性能。540℃固4h，180℃时效9h处理后半固态挤压铸造试样性能最佳，其抗拉强度、延伸率、热导率分别为283.65MPa、13.2%、191.82W/(m∙K)。

嘉宾简介

[李元东]

兰州理工大学材料科学与工程学院教授，工学博士，博士生导师。全国铸造学会常务理事、半固态加工技术专业委员会委员，甘肃省铸造学会秘书长。《特种铸造及有色合金》《铸造》杂志编委。先后主持或作为主要完成人参加国家自然科学基金项目、国家973计划项目、国家高技术研究发展计划(863计划)课题、国家重点研发项目、中国－以色列科学与战略研究开发专项资金合作研究项目、科技部政府间国际合作项目等国家级项目10项，省科部级项目20多项。申请发明专利18件、授权11件，发表学术论文200多篇，其中SCI、EI收录80多篇。先后获省部级科技奖励8项，其中甘肃省科技进步二等奖2项、技术发明二等奖1项，中国冶金科学技术奖1项。2013、2018年两次荣获“福士科”杯中国机械工程学会铸造专业优秀论文银奖。

研究方向：有色金属轻量化先进制备技术及其理论研究

课题组或部门研究成果简介

主要从事有色金属先进加工技术及其组织演变与性能调控，主要成果：通过受控扩散凝固技术控制过共晶铝硅合金中初生硅形貌并研究其组织演变过程中的热力学机理，开发出自孕育半固态流变压铸及半固态流变挤压技术，通过自孕育浆料制备技术制备变形铝镁合半固态浆料并研究其组织演变及球化机理，通过流变技术近终形制备高性能变形铝合金并研究其成形技术与强化理论，研究剩余液相在半固态加工过程中的二次凝固行为与作用机理并成功制备出可热处理强化薄壁压铸件，通过第一性原理与实验相结合设计并制备高导率铝合金及其零部件，首次提出半固态流变印刷铸轧技术制备层状复合材料并调控界面结构与力学性能的匹配关系，针对轻结构镁合金耐蚀性差，研发出高性能微弧氧化膜层关键技术，研究铝镁合金粉末触变成形技术并揭示触变过程中的反应机理，开发并制备出新型镁稀土合金并研究其组织性能及变形机理。