半固态铝合金初生相在固液相区形貌演变的分形表征

应用流变工艺制备半固态合金浆料具有高效节能等优点。在制备浆料时，半固态非枝晶组织多数在固液相区形成，但非枝晶形成机理及初生相形貌与工艺条件之间的关系研究甚少，成为制约半固态成形工艺完善、促进其应用推广的关键问题之一。本项目以铝合金为对象，探索半固态铝合金初生相形貌在固液相区的演变过程及规律，研究工艺参数对动态地生成半固态铝合金微观组织图像的影响，应用分形理论、金属凝固理论、图像辨识与仿真技术等，剖析半固态合金初生相形貌的变化规律以及非枝晶初生相形成的机理，定量描述半固态合金初生相形貌在演变过程中的分形特征，设计开发铝合金半固态初生相形貌分形维数的算法和图像形成系统的系列方程，揭示半固态铝合金初生相形貌分形特征与工艺参数的关系，研究结果将为半固态合金加工技术的发展及半固态合金非枝晶组织研究提供新的理论依据，为有色金属材料新加工技术构建新的理论、方法及应用平台。

在制备半固态浆料时，半固态非枝晶组织多数在固液相区形成，但非枝晶形成机理及初生相形貌与工艺条件之间的关系研究甚少，成为制约半固态成形工艺完善、促进其应用推广的关键问题之一。本项目以A356铝合金为对象，探索了半固态A356铝合金初生相形貌在固液相区的演变过程及规律，研究了制备技术和工艺参数对半固态A356铝合金微观组织的影响，应用分形理论和金属凝固理论剖析半固态合金初生相形貌的变化规律以及非枝晶初生相形成的机理，描述半固态合金初生相形貌在演变过程中的分形特征，设计开发铝合金半固态初生相形貌分形维数的算法和图像形成系统的系列方程，揭示半固态铝合金初生相形貌分形特征与工艺参数的关系。通过实验及理论研究，取得了下列结果：.利用自制的变频控制电磁搅拌装置在低过热度浇注工艺下制备了半固态A356合金浆料，研究了电磁搅拌过程及工艺参数对半固态A356合金初生相的影响。利用自制的电磁搅拌装置能够制备满足流变成形需要的半固态A356合金浆料；通过实验研究，获得了合适的制备工艺参数，并且节省能耗。.利用低过热度浇注技术制备了半固态A356-RE合金浆料，研究了RE对半固态A356合金的初生相形貌和尺寸的影响。含有适量RE的A356铝合金经低过热度浇注可制备具有颗粒状和蔷薇状初生相的半固态浆料，合金熔体等温温度会影响RE细化半固态A356合金中初生相的效果。RE对半固态A356合金的初生相细化机理与稀土在铝合金中诱发的共晶反应有关。.应用Matlab语言编写了可计算金相图像的分形维数程序。验证了所编制的程序计算分形维数的准确性和可靠性。使用所编制的程序研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356合金初生相形貌：.低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356合金初生相形貌属于一种分形结构，可以采用分形维数这一特征参数来描述其组织形貌。随着制备条件的改变，所获得的半固态A356合金初生相形貌的分形维数将发生明显的变化，表明半固态A356合金的凝固过程是一个分形维数变化的过程。.应用低过热度浇注和弱电磁搅拌所制备的半固态A356合金初生相的形貌可以用分形维数来表征，不同工艺条件下所获得的半固态A356合金初生相形貌具有不同的分形维数。半固态初生相形貌的变化可以用分形维数来表示，随着半固态初生相形貌由颗粒状或球状向树枝状变化，其分形维数增大，反映了同一铸锭不同部位的凝固条件对初