倾斜式冷却剪切流变对半固态合金组织的影响.pdfVIP

2005年中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会专刊 倾斜式冷却剪切流变对半固态合金组织的影响 摘要fIf顷斜式冷却剪切制备半固态合金过程中，合金组织逐渐由粗大的树枝晶向细小的球形晶演变，组织形成过程与枝 晶的破碎以及整体爆发形核机制有关。倾角、冷却板长度、浇注温度、冷却板表面性质对合金组织具有很大的影响。倾斜 式冷却剪切流变很好改善了1C，18Ni9Ti不锈钢组织与常规铸造的A1．10Mg合金的羽毛晶组织。) 关键词倾斜式冷却剪切；半固态；组织；A1-Mg合金；不锈钢 中图分类号TG249．9；TG292文献标志码A 在过去的30多年里，半固态加工技术的研究主要 集中于轻合金、低熔点的合金材料上，如铝基、锌基、锡 基合金等半固态成形，镁基合金半固态加工技术也13趋 成熟u~8j。尽管美国、13本与欧洲一些国家也在不锈 钢、高速钢、铁合金等高熔点合金领域里面开展了一些 探索性的研究，但是由于熔点高、冷却速度快，高熔点的 钢铁材料的半固态材料的制备与成形仍是一个难 题[1~18。。目前，钢铁材料的半固态制备技术主要采用电 磁搅拌工艺，但要实现良好的搅拌作用比铝困难的多。 倾斜式剪切冷却技术作为一种新的半固态成形技术的 构想在近年来才被人们重视，见图1，合金通过一个倾 图1倾斜式冷却剪切流变示意图 斜的冷却板浇注到铸模中或者直接成形，在该过程中合 1．热电偶2．冷却板3．冷却水4．铸模冷却水5．坯料6．合 金冷却速度非常大，在冷却板上合金形核率非常高，同 金液7．中间包8．浇注阀 时，在该过程中合金受到重力的剪切作用，从而使合金 1．1铝合金半固态材料的制备与组织观察 在流过冷却板表面后合金组织细小并球化。近年来，该 oC熔炼，除气、扒渣 技术在日本得到了较快的发展，用来进行铝合金与镁合 对m一1Mg、A1．10Mg合金，在720 金的半固态成形，并初步研究了薄带的半固态轧制成 后注人中间包静置，浇注温度设定在650～710oC，通过 形[9—1|。该技术具有设备简洁，容易实现的特点，有可熔体中插入的热电偶不断进行温度监控，在预定的浇注 能成为制备高熔点半固态材料的一种有利技术，将会有 温度下提升浇注阀进行浇注，合金液接触通水的冷却板 较大的应用潜力【9~11J。本课题利用该技术针对A1．Mg表面后开始冷却凝固。同时合金在重力作用下发生流 动，并在流动过程中不断散失热量并形核与凝固，在一 合金与1Crl8Ni9Ti不锈钢进行了试验，研究了该技术对 合金组织的改善。 定的固相率下进入水冷的铸模。为进行对比观察，按照 常规铸造对两种合金进行了水冷铜模铸造，浇注温度为 1试验过程 690℃。当合金在冷却板表面流动冷却时，将过程中的 冷却板迅速水平放置并使合金快速冷却，在过程中等间 选用自配制熔炼的址．1Mg、M一10Mg合金与商业用 距的3个位置处取样并处理后观察合金组织演化。将 1Crl8Ni9Ti不锈钢为试验材料。所用试验装置见图1， 不同浇注温度、不同冷却板表面状态以及不同的冷却板 主要由浇注系统、倾斜式冷却剪切系统与收料系统3部 倾角的工艺条件下得到的合金坯料取样，经过粗磨、抛 分组成。考虑到冷却板导热