论文部分内容阅读
为了实现短流程半固态流变压铸,本文设计了分段式过流冷却装置,采用此装置制备了A356铝合金半固态浆料,研究了上/下倾斜板材质组合方式、上/下倾斜板倾角、倾斜板有效冷却长度、浇注温度以及浆料保温对A356铝合金半固态初生α-Al形貌和尺寸的影响,并分析计算了半固态浆料组织的固相率fs和初生a-Al的平均等效直径D以及圆整度F,探索了初生α-Al的细化、球化机制。过热的合金液浇注到上倾斜板表面,由于上倾斜板的强激冷作用,在板壁上有细小的晶粒非均质形核,金属流体的冲击及自重作用使晶粒从板壁上脱落,合金液和晶核流入下倾斜板后,在下板的弱化激冷作用下,晶粒向枝晶生长的趋势减小,经过坩埚的保温,晶粒逐渐球化,从而达到初生相均匀生长的目的。上/下倾斜板材质组合方式为钢/石墨时,制备的半固态初生α-Al比单纯采用单一倾斜板制备的半固态初生α-Al细小、圆整,组织更加均匀。同时,钢/石墨制备半固态浆料时,比石墨/钢制浆粘料更少,且清理粘料更加容易。倾斜板角度增加,浆料在倾斜板上的剪切、冲刷以及碰撞作用增强,减小上板倾角,同时增大下板倾角,从而保证了倾斜板对浆料的强激冷作用,而且剪切、冲刷以及碰撞作用也未减弱。增大倾斜板有效冷却长度或降低浇注温度,能够增加浆料在倾斜板上的流动时间,增强倾斜板对浆料的冷却效果和剪切作用,但板长增加到一定程度或浇注温度过低,制备的半固态浆料固相率增大,导致浆料粘度增加,浆料难以流动,出现倾斜板表面浆料结壳的现象。浆料制备时,经过石墨坩埚保温后取样后的半固态组织比未保温的浆料组织更加圆整,但晶粒长大的趋势。浆料保温的过程实际上是初生α-Al熟化长大的过程,因此保温时间不能太长。研究表明:上/下板材质组合方式为钢/石墨,上/下板倾角30°/500,浇注温度为670℃,上/下板有效冷却长度为250mm/250-150mm,浆料经石墨坩埚保温15s时,制备获得的半固态晶粒圆整、均匀、细小,平均等效直径为44.7μm、圆整度0.69、固相率为63.9%。