熔体等温处理法制备AlSi7Mg合金半固态坯料的研究

【摘要】：半固态金属加工技术被认为是21世纪最具有发展前途的近净成形技术之一,其关键环节是半固态浆料的制备。本文针对非搅拌法制备半固态金属浆料具有的特点,采用等温热处理法制备AlSi7Mg合金半固态金属浆料,研究了该方法对非枝晶半固态浆料组织的影响因素。此外,本文还采用了近年来开发的超声波处理法制备AlSi7Mg合金半固态金属浆料,获得了理想的工艺参数。 通过对AlSi7Mg合金在液相线附近不同的温度下保温,研究了其凝固组织形态的演变规律。实验结果表明在600～650℃之间不同的温度下对AlSi7Mg合金保温30min处理,随着保温温度的降低,初生α相逐渐由发达的树枝晶向蔷薇状枝晶和粒状晶转变,在605℃保温30min,可得到尺寸较小、分布均匀的粒状初生α相,而在605℃以下保温时,初生α相又开始向蔷薇状形态演变。而对AlSi7Mg合金在相同的605℃温度下进行不同时间的保温处理,结果显示:随着保温时间由10min延长到60min,初生α相的形态经历了由不规则的枝晶到均匀的粒状等轴晶再到蔷薇状组织的转变过程。在等温处理前对合金进行变质处理能明显改善合金的组织,能使晶粒的尺寸减小约一倍。 采用变质处理结合固相重熔的方法制备AlSi7Mg合金半固态金属浆料,研究了未变质合金和变质合金在重熔过程中,组织转变的规律。实验结果表明:未变质合金和变质合金中的初生α相组织经过等温重熔处理都可以由枝晶态演化成粒状球形颗粒组织,但变质合金的非枝晶转变更容易,需要的时间更短,获得的非枝晶组织更优化。合金在等温重熔处理时,晶粒的形态跟温度和时间有重要关系,重熔温度越高,晶粒演化速度越快,晶粒尺寸越小;随着重熔时间的延长,晶粒先演化为球形颗粒,时间过长,晶粒又会发生粗化。 采用超声波处理法制备AlSi7Mg合金半固态金属浆料,研究了超声波处理工艺参数对合金组织的影响。实验结果表明:在AlSi7Mg合金熔体等温处理中导入超声波能有效阻止枝晶组织的形成,可以得到理想的球形颗粒组织。超声波导入温度对合金组织的形态有重要影响,在680℃左右导入超声波处理最为理想。超声波处理时间对合金组织的形态也有重要影响,超声波处理时间越长,得到的合金中的初生α-Al晶粒越细小,形态越圆整。