電磁場作用下亞共晶鋁硅合金半固態(tài)初生α相形貌演變規(guī)律的研究.pdf

1、半固態(tài)加工技術作為一種新型的金屬成形工藝,在有色金屬加工領域應用廣泛,而半固態(tài)漿料的制備是該技術的關鍵環(huán)節(jié),如何在節(jié)能減耗的前提條件下高效地制備出合格的半固態(tài)漿料,對于半固態(tài)加工技術的發(fā)展和應用具有重要的現(xiàn)實意義。因此,本文在此背景下,以A356牌號鋁合金作為研究對象,研究了保溫工藝參數(shù)、電磁攪拌處理技術以及混合稀土細化劑在制備亞共晶鋁硅合金半固態(tài)漿料過程中的作用,并詳細探討了合金顯微組織特別是初生α相在上述條件下的形貌演變、分布規(guī)律,

2、由此得到亞共晶鋁硅合金的新型半固態(tài)制備工藝及其相應的理論依據(jù)。
　　為獲取細小、圓整且分布均勻的半固態(tài)A356合金初生α相,首先通過對低過熱度澆注的合金熔體采用不同的保溫工藝,對比試驗結果確定出最佳的保溫工藝參數(shù)。分析了不同的保溫溫度、保溫時間對合金中初生α-Al相形貌及分布的影響機制。發(fā)現(xiàn)A356合金熔體經620℃近液相線澆注后,在615℃保溫10min后的室溫凝固組織形貌較好。合理的保溫工藝可以促使枝晶熔斷提高形核率,改善溶質

3、分布并使初生α晶粒所受界面張力在各方向上趨于一致,從而促進其圓整化。
　　應用變頻控制的電磁攪拌裝置對經低過熱度澆注的A356合金熔體作短時弱電磁攪拌處理,并在上述確定的保溫工藝參數(shù)下進行保溫,分析了電磁攪拌時間、攪拌頻率對合金凝固組織中初生α-Al相和Al-Si共晶相形貌與分布規(guī)律的影響,從而得到最佳的電磁攪拌工藝參數(shù)。試驗結果表明,最佳電磁攪拌工藝參數(shù)為:電磁攪拌頻率30Hz,電磁攪拌時間15s。初生α-Al相受電磁場的作用作

4、高速旋轉并破碎枝晶,“沖刷”過程中促使晶粒被打磨圓整、尺寸減小,熔斷破碎的細小枝晶通過熔體對流均勻分布于熔體中,并可作為之后液相凝固的形核核心,提高了形核率。過高或過低的電磁攪拌頻率都不利于磁場在熔體中的滲透。
　　在上述得到的最佳電磁攪拌工藝條件下,通過添加不同成分比例的混合稀土La與Ce,研究了初生α-Al相在電磁攪拌和稀土細化劑的雙重條件下其組織形貌演變規(guī)律及分布情況。發(fā)現(xiàn)在熔煉過程中添加0.7％La與0.4%Ce后,經62

5、0℃澆注,并在30Hz電流頻率下作電磁攪拌15s,在610℃保溫10min后試樣的室溫凝固組織形貌最好。La跟Ce在電磁攪拌條件下易于均勻分布在初生α-Al相周圍,Al跟RE元素反應前的先共晶相可作為Al-Si共晶反應前初生α相的形核質心,Al11Ce3可為基體提供更多的異質核心,混合RE的細化效果具有區(qū)域不均勻性。
　　本文的特色之處在于:借助電磁攪拌工藝,研究了不同成分比例的混合RE元素對合金基體的改善效果,詳細探討了在該雙重