旋转浇注法制备半固态AZ91D浆料研究

【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。目前半固态镁合金研究较少。本文通过旋转浇注法制备半固态镁合金浆料,系统研究了工艺参数(浇注温度、旋转管转动速度和倾角)对镁合金半固态组织的影响规律,考察了初生固相的形态演变过程和球晶组织形成机理。 实验结果表明,浇注温度、旋转管转动速度和倾角对半固态浆料的晶粒形貌和晶粒尺寸都有非常明显的影响。适当低温浇注的试样组织为细小的球状结构,而高温浇注的试样,浆料在旋转管中形成的大量晶核被熔化,在离开旋转管口时未能存活下来,组织形貌表现为粗大的枝晶。旋转管转速和倾角对镁合金半固态组织也有重要的影响。 浇注温度和旋转管转速通过交互作用影响合金熔体流经旋转管时的温度分布,进而影响有效形核数目,最终影响初生相的形态和尺寸。只有浇注温度、旋转管转动速度和倾角达到良好的匹配时,才能显着地提高有效形核数目,进而获得优质的半固态浆料。 此外,研究还表明,合金熔体中自由晶数目和浆料冷却速度共同决定着初生固相的尺寸和形态。自由晶数目少、冷却速度高,树枝晶形成的倾向较大;自由晶数量多、冷却速度低,球晶或近球晶形成趋势大。在旋转浇注工艺中,低过热浇注、凝固初期的激冷和搅拌混合可有效地激发熔体形核,促进晶粒游离,提高游离晶的存活率,这是获得良好半固态组织的关键所在。