半固态Al-6.6％S合金的变形行为的研究.pdfVIP

半固态A1-6．6％Si合金的变形行为研究 郭钧 丁志勇 谢水生 黄声宏 (北京有色金属研究总院，100088) [摘要]本文对常规铸造A卜6．6％Si合金和电磁搅拌制备的半固态AI-6．6％Si合佥武样进行了压缩 实验，分析了它们的组织和应力一应变关系。结果表明，半固态A卜6．696Si合金在液固两相区压缩 变形后，其初生相微粒仍保持为球状，并且试样各处变形均匀。半固态Ai-6．696SiJ台金在液固两相 区进行压缩变形可分为触变流动初始化阶段和稳定触变流动两个阶段。在触变流动初始化阶段，应 力从零急剧增大到最大值，并在这个最大值上保持一段时间。在触变稳定流动阶段，随应变增加， 应力缓慢下降，整个过程应力水平都大大低于常规铸造A卜6．6％Si合金压缩变形时应力。另外，论 文对半固态合金变形中的初生相微粒簇现象和液固相分离现象也进行了讨论。 关键词：半固态A1合金变形特性 1．引言’ Metal 自从20世纪70年代以来，半固态金属加工(Semi-Solid forming，简称SSM)技术在 世界范围内得到了很大发展。所谓半固态金属加工技术，就是金属在凝固过程中，进行剧烈搅拌， 或控制固一液态温度区间，得到一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定固相组分的固液混合浆料(固 相组分甚至可达60％)，：这种半固态金属浆料具有流变特性，即具有很好的流动性，易于通过普通加 工方法制成产品，采用这种既非完全液态，又非完全固态的金属浆料加工成形的方法，就称为半固 ’ 态金属加工技术。“】 半固态合金最重要的特点是具有球形的初生相微粒，对其进行的部分重熔，只是熔化了熔点较 低的共晶相，而球形的初生相仍然保持为固相颗粒。因此，半固态合金的变形有自己独特的性质， ’ 它既不同于液态金属的流动，也不同于固态合金的高温塑性变形。在实际应用中，主要是利用这一 特性来成形零件。为了进一步促进半固态合金成形技术的应用，本文进一步研究了半固态A1合金 的变形特点及其规律。 2．实验材料和方法[21 2．1材料 为了便于比较，实：猃所用材料为半固态A卜6．6％Si合金和常规铸造A卜6．6％Sj合金。半固态铝 合金是采用电磁搅拌方凌制备的。两种材料都被加工成由12×1lnm的圆柱形试样。 2．2实验设备和方法 实验在Gleeble1500热模拟机上进行。采用电阻法加热试样，电阻法加热能满足半固态合金 ’ 部分重熔所需的加热速度，同时加热温度分布较均匀和能严格的控制温度。试样的实际温度由焊在 试样表面的热电偶测量，并反馈回加热控制系统。实验完成后，立即将试样进行水冷，以保持其内 部组织。 为了降低试样与夹头之间的摩擦力，在夹头与试样端面之间加垫了石墨片，以便尽量减小摩擦 ， 力对真实应力计算结果的影响。 2．3实验参数的确定 变形温度是根据Al书i合金相图[3】确定的。A卜6．6％5i合金的共晶温度为57(3．5C，液相线温 素，变形温度确定为578℃。实验中，为了进行比较，还对A卜6．6％Si合金进行了变形温度为550 ℃的高温压缩实验。 1如 加热速度开始为lO。C／s，但当加热到接近预定变形温度时，由于加热系统的惯性，这样高的加 热速度会使试样的实际温度猛然超出预定变形温度很多。因此，在实际的实验过程中，当试样的温 度达到5600c时，加热速度应降为3C／s。为了使试样温度分布均匀，在加热到预定变形温度之后， 再保温10s。 为了分析应变速率与半固态合金的变形行为之间的关系，分别进行了变速率分别为ls-t、0．3s一 1和0．06