A356鋁合金半固態(tài)流變擠壓鑄造工藝研究.pdf

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1、2013年·第4期技術(shù)與研究中國材料科技與設(shè)備(雙月刊)A356鋁合金半固態(tài)流變擠壓鑄造工藝研究劉艷華，錢娜，袁英(江西渝州科技職業(yè)學(xué)院新能源工程學(xué)院，江西新余338029)摘要：本文介紹了一種新型的成形工藝～半固態(tài)流變擠壓鑄造，并對鋁合金彈殼體(深筒薄壁件)進(jìn)行了試驗(yàn)，研究了成形件不同部位的顯微組織。結(jié)果表明：該成形工藝工藝流程簡單，成形件表面品質(zhì)優(yōu)質(zhì)。由于所受壓力分布不均勻，成形件內(nèi)部不同部位的顯微組織存有差距。在零件的橫斷面，中部固相近球形顆粒數(shù)目增多，靠近零件內(nèi)表面邊緣的固相近球形顆粒數(shù)目減少，液相數(shù)量明顯增多。而底部顯微組織與半固態(tài)漿料成形前的顯微組織基本一樣。關(guān)鍵

2、詞：流變成型；半固態(tài)；擠壓鑄造；微觀組織中圖分類號：TG249．9；TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A表1試驗(yàn)用A356鋁合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)0引言擠壓鑄造工藝可實(shí)現(xiàn)少無切削加工、簡化模具結(jié)構(gòu)、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、能制造用傳統(tǒng)方法難以制造的復(fù)雜工件，從而可減少汽車及飛行器的結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)性能，1．2半固態(tài)漿料制備改變傳統(tǒng)壓鑄成形件成品率低、缺陷多的現(xiàn)狀，適應(yīng)大批半同態(tài)流變技術(shù)的關(guān)鍵在于控制漿料的冷卻速度和強(qiáng)量的生產(chǎn)要求_】]。但液態(tài)澆注其溫度過高，提高了工藝制對流速率，制備出優(yōu)質(zhì)的半固態(tài)漿料。漿料質(zhì)量的好壞成本，且熔融態(tài)的金屬液對模具的熱沖擊較大，成型零件對流變擠壓鑄造工

3、藝及成形件的影響具有決定性的影響，的熱裂傾向明顯。因而半同態(tài)漿料制備是整個(gè)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)。半同態(tài)漿半固態(tài)金屬成型工藝(Semi—solidProcessing)經(jīng)過料的流變性能決定了流變充型的效果，也決定了半固態(tài)擠3O年的發(fā)展，已經(jīng)成為一項(xiàng)極具優(yōu)勢的近凈成形技術(shù)，它壓的效果。半固態(tài)將料制備方法主要是強(qiáng)化對流、添加凝具有充型平穩(wěn)、制件致密性高、對模具的熱沖擊小、力學(xué)固控制劑及溫度控制等3大類_】。-。比如攪拌法(機(jī)械攪性能高等特點(diǎn)。其主要技術(shù)路線包括觸變成型(thixoform-拌、電磁攪拌)、液相線鑄造法、SIMA、NRC等均可以用ing)和流變成型(rheo{orming

4、)工藝一一。來進(jìn)行半固態(tài)漿料制備。本實(shí)驗(yàn)是用液相線鑄造法制備半觸變成型是通過將合金重熔至半固態(tài)區(qū)間后進(jìn)行成型固態(tài)漿料，顯微組織如下圖1所示。的工藝，傳統(tǒng)的半固態(tài)擠壓鑄造工藝便屬于該成型方法。且在工業(yè)界中得到了成功應(yīng)用，目前國外已經(jīng)形成了一定商業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。但隨著觸變成形技術(shù)的推廣和應(yīng)用，其主要缺陷也逐漸暴露出來：漿料制備成本高，設(shè)備投資大、坯料的成分和微觀結(jié)構(gòu)的不均勻性、漿料制備過程控制難度大等等一。近年來，學(xué)術(shù)界和商業(yè)界都普遍關(guān)注流變成形技術(shù)，該T藝具有低能耗、T藝流程短、設(shè)備簡單等特點(diǎn)，容易被中小型生產(chǎn)企業(yè)所接受，被認(rèn)為具有較好的工業(yè)應(yīng)用圖1半固態(tài)鋁合金A356的微觀前景。

5、組織形貌1試驗(yàn)l-3流變擠壓鑄造工藝流程1．1試驗(yàn)材料流變擠壓鑄造是將流變制漿工藝與擠壓鑄造成形工藝試驗(yàn)以ZL101鑄造鋁合金和工業(yè)純鋁為原料，在相結(jié)合的一種成形方法，是一種高效、低耗的新興金屬加6．3kw電阻式加熱爐內(nèi)進(jìn)行合金熔煉，獲得A356合金，工工藝。它與液態(tài)擠壓鑄造相比，成形時(shí)金屬以半固態(tài)的其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，0Z0)如表1所示。該試驗(yàn)合金的液形式存在，成形溫度較低，可以明顯延長模具的使用壽命，相線溫度為614℃，同相線溫度為572℃。液固溫度區(qū)間達(dá)同時(shí)可提高制件精度與生產(chǎn)效率，并且制件可獲得相對較42℃左右。高的綜合力學(xué)性能_6]。工藝流程見圖2。*作者簡介：劉

6、艷華(1981一)，男，教師，主要從事高性能材料制備與成型方面的研究。E—mail：lyhncu@163．corn·50·httptI}R㈣．cmasteq．com2013年·第4期技術(shù)與研究中國材料科技與設(shè)備(雙月Tq)車一藝與材料，2001(9)：13—16．T．)lk應(yīng)用及其思考EJ]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004，39(11)：52—6o．[6]W．G．Cho，c．G．Kang．Mechanicalpropertiesand[9]Z．Fan．Semisolidmetalprocessing[C]．Internationaltheirmicrostructureevaluat

7、ioninthethixoformingprocessofsemi—MaterialsReviews，2002，47(2)：49—85．solidaluminumalloys[J]．JournalofMaterialsProcessingTech—[1O]刑書明，曾大本，馬靜，等．半固態(tài)擠壓鑄造[c]．中nology，2000(105)：269—277．國壓鑄、擠壓鑄造、半固態(tài)加工學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集，山東煙臺(tái)，[7]S．Kleiner，O．Befort，A．Wahlen，P．J．Uggowitz—200