A356合金半固态流变挤压过程中组织分析

摘要

本文采用弱搅拌及倾斜板法制各了半固态A356合金，并研究了半固态A356合金反向流变挤压成形过程中金相组织的液相偏离现象。该研究是扩展铝硅合金材料应用的探索性研究。半固态成形技术，由于在提高产品质量，降低能耗等方面具有独持的技术优势和广阔的应用前景倍受人们的关注并且发展迅速，已经成为一种最具发展前途的近净成形和新材料制备技术之一。
　　首先进行了弱搅拌法和倾斜板法制备半固态A356合金浆料的工艺研究，讨论了工艺参数对合金微观组织的影响规律，初步分析了在半固态合金制备过程中合金微观组织演变机理。利用倾斜板法及弱搅拌法均可以制备出具有球团状、块状或者蔷薇状初生α相组织的A356半固态合金。在冷却板上流程更长的金属液有利于更小更圆整晶粒的形成;冷却板倾斜角度较大，初生相组织更均匀，倾斜角度较小，组织更细小圆整;在相同条件下，搅拌速度越高，半固态球状颗粒越细小、圆整、均匀，但搅拌速率达到一定值后对初生α-Al相平均晶粒尺寸影响不大。根据试验结果及其分析，在本文的试验条件下，制备A356合金半固态浆料的工艺条件组合可以设定为:倾斜板法，浇注温度640℃，金属流动长度800mm，冷却板倾斜角度60°;弱搅拌法，搅拌温度为600℃，搅拌时间为16s，搅拌速度为180r/min。
　　其次进行了半固态A356合金流变外挤成形实验，讨论了半固态合金挤压过程中液相分离现象的规律及挤压速度对半固态合金组织的影响。研究表明:半固态A356合金流变挤压成形过程中，不仅垂直方向上存在液相偏析现象，水平方向上也会存在液相偏析现象;随着挤压速度的提高，半固态合金挤压成形试样的液相偏析现象越来越不明显，随着液相率的提高，液相偏析越不明显，但组织会有枝晶化倾向;在一定的固相分数及一定的挤压速度下，可以制备纵向上无液相偏析现象的试样。
　　最后进行了半固态A356合金流变内挤成形实验，研究了挤压比及液相分数对半固态合金组织的影响。研究表明:内部流变挤压不仅垂直方向上存在液相偏析现象，水平方向上也会存在液相偏析现象;但倾斜板法内挤得到的试样组织大部分已经严重的恶化，不再以半固态组织形状存在，而弱搅拌法内挤得到的试样组织大部分还是以半固态形式存在。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 半固态加工介绍

1．1．1 半固态金属加工的优点

1．1．2 半固态合金金属加工存在的问题

1．2 半固态成形及挤出加工

1．2．1 半固态成形方法

1．2．2 半固态挤出加工

1．3、半固态组织形成机理研究及半固态加工过程液相分离现象

1．3．1 半固态组织形成理论

1．3．2 半固态加工过程液相分离现象

1．4 半固态挤出液相偏析的影响因素

1．4．1 应变率的影响

1．4．2 变形量的影响

1．4．3 内摩擦力的影响

1．4．4 固相分数对液相分离的影响

1．4．5 挤出温度对液相分离的影响

1．5 国内外半固态挤压成形组织研究现状

1．5．1 国内研究现状

1．5．2 国外研究现状

1．6 课题意义

1．7 研究内容

第二章 实验设备和实验方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 实验工艺路线

2．3．1 涂料的选择

2．3．2 精炼剂的选择

2．3．3 熔炼工艺

2．4 实验方案

2．4．1 倾斜板法半固态A356合金的制备

2．4．2 弱搅拌法半固态A356合金的制备

2．4．3 半固态A356合金挤压实验

2．5 金相试样的制备

2．5．1 取样

2．5．2 制备

2．6 组织特征的分析

2．7 本章小结

第三章 倾斜板法和弱搅拌法制备半固态A356合金的铸态组织分析

3．1 倾斜板法制备半固态A356合金浆料的组织分析

3．1．1 浇注温度对半固态组织的影响

3．1．2 金属液流动长度对半固态组织的影响

3．1．3 冷却板倾斜角度对半固态组织的影响

3．1．4 倾斜板法制备A356合金半固态浆料的组织分析和工艺选择

3．2 弱搅拌法制备半固态A356铝合金的组织分析

3．2．1 搅拌温度对半固态组织的影响

3．2．2 搅拌时间对半固态组织的影响

3．2．3 搅拌速率对半固态组织的影响

3．2．4 弱搅拌法制备A356合金半固态浆料的组织分析和工艺选择

3．3 本章小结

第四章 倾斜板法制备半固态A356合金的挤压组织分析

4．1 挤压件取样位置组织分析

4．1．1 挤压试样边部组织分析

4．1．2 挤压试样转角处组织分析

4．1．3 挤压试样底部组织分析

4．2 挤压速度的影响

4．2．1 挤压速度为4mm／s

4．2．2 挤压速度为6mm／s

4．2．3 挤压速度为8mm／s

4．3 原始浆料的影响

4．3．1 挤压件取样位置组织分析

4．3．2 不同挤压速度的组织分析

4．4 挤压方式的影响

4．4．1 反向内挤成形样组织分析

4．4．2 不同取样位置组织图

4．5 半固态A356合金挤压成形理论分析

4．6 本章小结

第五章 弱搅拌法制备半固态A356合金的挤压组织分析

5．1 挤压件取样位置组织分析

5．1．1 挤压试样边部组织分析

5．1．2 挤压试样转角处组织分析

5．1．3 挤压试样底部组织分析

5．2 挤压速度的影响

5．2．1 挤压速度为4mm／s

5．2．2 挤压速度为6mm／s

5．2．3 挤压速度为8mm／s

5．3 挤压方式的影响

5．3．1 反向内挤成形样组织分析

5．3．2 不同取样位置组织图

5．4 弱搅拌法制备半固态A356合金挤压成形理论分析

5．5 挤压成形存在的缺陷

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录(攻读硕士期间发表的学术论文)