鋁合金半固態(tài)漿料制備工藝的研究.pdf

1、半固態(tài)加工技術(shù)的第一步，也是很重要的一步是半固態(tài)漿料的制備。本研究采用機(jī)械振動(dòng)的新方法制備出了ZL101鋁合金半固態(tài)漿料。使用機(jī)械振動(dòng)法制備的鋁合金漿料初生晶粒平均尺寸為60μm～100μm，形狀圓整，固相率可在5%～65%內(nèi)變化，適合各種半固態(tài)流變成形方法。
　　 本研究首先包括機(jī)械振動(dòng)制漿設(shè)備以及壓鑄模具的研制設(shè)計(jì)。其中機(jī)械振動(dòng)裝置的振幅和頻率可調(diào)，振幅通過(guò)調(diào)整裝置中振動(dòng)電機(jī)的偏心塊來(lái)控制，頻率則由變頻器控制。壓鑄模具使用于

2、臥式冷室壓鑄機(jī)，其型腔根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壓鑄試樣的尺寸設(shè)計(jì)。
　　 其次，本文研究了在機(jī)械振動(dòng)的條件下液體的對(duì)流規(guī)律。通過(guò)研究聚苯乙烯顆粒－水模型在振動(dòng)下的對(duì)流，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)振幅較大時(shí)，液面振幅也較大，液體內(nèi)部的整體對(duì)流比較強(qiáng)烈；振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率較大時(shí)，液面處的振幅較小，但是液面振動(dòng)加快，液體由液面向下對(duì)流速度增大。液體的對(duì)流速度從液面向下呈減弱趨勢(shì)。
　　 探討了在機(jī)械振動(dòng)條件下半固態(tài)非枝晶組織的形成機(jī)理。使用水－30%wt.NH4

3、Cl溶液模擬合金熔體在振動(dòng)對(duì)流下的形核結(jié)晶，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，靜止?fàn)顟B(tài)下過(guò)冷的液體內(nèi)生長(zhǎng)出發(fā)達(dá)的樹(shù)枝晶，而振動(dòng)使得溶液大量形核，生成均勻細(xì)小的等軸晶。提出在振動(dòng)的條件下非枝晶組織的形成機(jī)理為過(guò)冷熔體在振動(dòng)的作用下大量形核，生成細(xì)小的等軸晶，這些等軸晶在熔體的對(duì)流作用下，其各個(gè)方向均勻生長(zhǎng)，最終成為近球狀的顆粒。
　　 分析了振動(dòng)制漿的工藝參數(shù)對(duì)半固態(tài)漿料質(zhì)量的影響。鋁合金半固態(tài)漿料的晶粒的平均等效直徑隨著振動(dòng)振幅和頻率的提高而減小，

4、隨著保溫時(shí)間和保溫溫度的增大而增大；晶粒的平均形狀系數(shù)隨著振幅以及振動(dòng)頻率的增大而增大，隨著保溫時(shí)間的增大先增大后減小，而在605℃左右保溫時(shí)較高；固相率隨著振動(dòng)頻率的增大而增大。另外，澆注溫度越高，漿料質(zhì)量越差，固相率越低。添加Al-5Ti-B細(xì)化劑有助于漿料晶粒的細(xì)化。
　　 分析了制漿工藝條件對(duì)壓鑄件質(zhì)量的影響，并提出了適用于半固態(tài)流變壓鑄的振動(dòng)制漿最佳工藝。通過(guò)壓鑄試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)頻率以及保溫溫度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響較為重要，