连续铸造可变形泡沫铝合金铸锭成形机理研究

The project starting from the character of metallurgical technology of foam aluminum ingot continuous casting, the nucleation type, nucleation location, the core size and distribution, nuclear core and melt thermal physical properties; Dynamic conditions and equation of single bubble growth, growth (steady or random) and distribution; The research of continuous casting process, dendritic growth, proliferation, inhibition of dendrite balling, solid-liquid two-phase region expansion, crystallization front and dendrite trapping gas locking mechanism and process; Study on foam morphology (surface / edge), curvature variation with thermal physical properties and melt time, the specific process of bubble coalescence and coarsening of dendrite, stability mechanism; Study on bubble rupture mode, liquid discharge of specific mechanisms of late foam stability and rupture. Study on foam ingot solidification process and organizational structure evolution, with independent intellectual property rights of the dendrite viscosity, blowing, continuous casting (excluding heterogeneous increase adhesive, foaming agent heterogeneity, pure base metal, plastic processing) deformation of foam metal ingot casting method. In order to realize does not contain heterogeneous increase adhesive, foaming agent heterogeneity, pure base metal, plastic processing of metal foam ingot engineering provide theoretical support.

本项目从连续铸造泡沫铝铸锭的冶金工艺特性出发，研究形核类型，形核的位置、核心的尺寸和分布，形核条件—核心和熔体热物理性质的关系；研究单个气泡长大的动力学条件和方程，生长方式（稳态还是随机）和分布；研究连铸过程中，枝晶长大、枝晶增殖、抑制枝晶球化、固液两相区扩展、结晶前沿捕气、枝晶锁气的过程和机理；研究泡孔形貌（面数/边数）、曲率随时间和熔体热物理性质的变化规律，泡孔合并和粗化的具体过程，枝晶的稳定机理；研究泡孔破裂方式、排液对后期泡孔稳定和破裂的具体机制。研究泡沫锭凝固过程与组织结构演化规律，获得具有自主知识产权的枝晶增粘、吹气发泡、连续铸造（不含异质增粘剂、异质发泡剂、基体金属纯净、可进行塑性加工的）可变形泡沫金属铸锭铸造方法。为实现不含异质增粘剂、异质发泡剂、基体金属纯净、可进行塑性加工的泡沫金属铸锭的工程化提供理论支撑。

围绕闭孔泡沫铝喷丸处理、冲击性能、预测金属泡沫压缩流变行为的新模型、镁合金泡沫开展研究工作，研究喷丸对泡沫铝强度和冲击韧性影响和冲击韧性、结构、压缩、吸能和硬化行为；提出预测闭孔泡沫铝压缩行为新型本构模型；研究镁合金泡沫压缩行为，闭孔AlSi合金泡沫在560℃变形模式。开发利用低成本增粘剂-发泡剂及制备装置与方法，解决碳化硅与铝液不润湿、发泡成本高问题。开发泡沫铝轮毂制备方法，具有高强、可塑、高韧、耐蚀特点。开发泡沫金属分层浇铸-整体成型设备及方法，实现泡沫铝整体结构件一次成型。采用铝液通氢、CO2、木条裂解法研究高温铝液吸氢、增杂的过程，分析影响氢和夹杂扩散的关键环节，铝液中的Al2O3吸附氢形成AlTiOH团簇，是铝液氢含量明显升高的原因。研究由钛氟酸钾、TiH2、石油与铝液制备Al-Ti-C、Al-Ti-C-Ce母合金组织与性能，合金基体中存在针片状、长条状的初晶相,晶界上存在含钛、碳、铁、硅花瓣状初晶,初晶附近存在钛、碳富集。对无氧铜熔炼形成的炉渣结构、形貌、渣含铜与金属损失进行研究，研究Cu-Zn合金物相转变与蒸发、氧化、汽化、造渣行为。开发铝灰渣处理、回收装置，回收产品为附加值较高的工业纯铝，弃渣可以作为生产水泥、建材的原料，实现了铝灰渣资源的高值综合利用。开发制备高纯铝联体-多级铝电解装置及方法、以铝作为阴极电解槽及电解方法等专利，实现铝灰渣中盐、铝、氧化铝资源100%的再生，多级高纯铝电解槽实现吨铝节电7850kwh/tAl。并同时制备99.70%、99.995%、99.9995%、99.99995%等四种高纯铝产品。开发阳极效应熄灭剂、效应处理装置与方法、槽外配料装置与方法，具有减轻操作工劳动强度、减少环境污染、降低电耗和物耗、提高电解槽产量和生产效率的效果。编著《有色、稀有与贵金属冶金》，66万字，机械工业出版社，普通高等教育“十三五”规划教材。《低能耗电解铝液制备高性能泡沫铝及延伸的降噪防爆工程项目》，进行耐火-保温-防渗-绝缘结构，阴极导电结构，电/热平衡创新。获新疆维吾尔自治区科技进步二等奖。