半固态流变压铸AlSi9Mg组织及性能研究

摘要

半固态流变成形的最大优势是工艺流程短、生产成本低,符合当今时代节能减排、绿色铸造的要求。近些年来已经成为了半固态成形技术的发展趋势。半固态流变压铸利用半固态合金熔体具有触变性的特点,能有效减轻甚至消除气孔缺陷,具有独特的优势,工业应用前景非常光明。
　　 本文利用倾斜板法制备半固态AlSi9Mg合金熔体,并流变压铸标准试样。研究了浇注温度、压射比压、压射速度、固溶处理工艺参数对半固态AlSi9Mg组织及性能的影响,分析了在沿程流动过程中初生固相组织演变规律。
　　 研究表明:浇注温度对半固态AlSi9Mg合金熔体的微观组织特征影响较大,在本试验条件下,合适的浇注温度为610～615℃,浇注温度为615℃时初生固相率为40.3％,初生固相的平均直径为22.4μm,圆整度为0.606。
　　 压铸压力对半固态AlSi9Mg微观组织和性能的影响较大,在本试验条件下,合适的压射比压为48～72MPa,压射比压为48MPa时试样的抗拉强度为233MPa,延伸率为4.5％,布氏硬度为76,冲击韧性为98kJ·m-2。其微观组织中初生固相率为27.3％,初生固相的平均直径为17.2μm,圆整度为0.662。
　　 压铸速度对半固态AlSi9Mg微观组织和性能的影响较大,在本试验条件下,合适的压射速度为1.5～2.0m/s,压射速度为1.5m/s时试样的抗拉强度为238MPa,延伸率为5.7％,布氏硬度为83,冲击韧性为134kJ·m2。其微观组织中初生固相率为38.9％,初生固相的平均直径为22.7μm,圆整度为0.663。
　　 流变压铸试样各部位初生α-Al都为近球状晶粒,而非普通压铸的树枝晶。沿程流动时微观组织中圆整度变化很小,差异不超出0.1；初生固相率为波浪形曲线变化,变化值在20％左右；晶粒的平均直径在10～25μm内不规则变化。
　　 固溶处理工艺参数对流变压铸零件组织和性能有较大的影响。固溶处理温度对抗拉强度和延伸率有较大的影响。本试验条件下适宜的固溶处理工艺为固溶处理温度535℃,保温时间2h,水温80℃。在此固溶处理工艺参数下试样的抗拉强度305MPa,延伸率15.3％,布氏硬度107。