半固态A356铝合金坯料新制备工艺
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》范文
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》篇一一、引言在汽车制造业中，A356铝合金以其优异的机械性能、可加工性以及良好的铸造性能，成为汽车轮毂制造的首选材料。
然而，铝合金的纯净度对轮毂的强度、耐磨性及使用寿命具有决定性影响。
因此，A356铝合金的精炼及净化过程对于保证汽车轮毂的质量具有极其重要的意义。
本文将详细阐述A356铝合金的精炼及净化过程，以解析其重要性及实际操作要点。
二、A356铝合金的精炼1. 原料准备：首先，选取高质量的纯铝和其他合金元素作为原料。
这些原料需经过严格的检验，确保其纯度和成分符合要求。
2. 熔炼：将选定的原料放入熔炉中加热至熔化状态。
熔炼过程中需注意控制温度，避免过高或过低的温度对合金性能造成影响。
3. 精炼：熔化后，通过加入精炼剂、搅拌等方式去除合金中的杂质和气体。
这一过程可以有效提高合金的纯净度，减少气孔和夹杂物的产生。
三、A356铝合金的净化1. 气体净化：在熔炼过程中，铝合金会吸收氢气等有害气体。
为了去除这些气体，需要采用气体净化的方法。
常用的方法是在熔炉中通入惰性气体（如氩气），通过置换熔融金属中的气体，将氢气等有害气体从金属中排出。
2. 机械净化：通过离心分离机等设备对熔融金属进行离心分离，进一步去除杂质和夹杂物。
离心分离可以有效分离密度较大的夹杂物和颗粒物，提高合金的纯净度。
四、精炼及净化过程中的注意事项1. 控制温度：在精炼及净化过程中，需严格控制温度。
过高的温度可能导致合金元素挥发，影响合金性能；过低的温度则可能导致精炼及净化效果不佳。
2. 添加适量精炼剂：精炼剂的添加量需根据实际情况进行调整。
过多或过少的精炼剂都会影响精炼及净化效果。
3. 定期检查设备：定期对熔炉、离心分离机等设备进行检查和维护，确保其正常运行和良好的工作状态。
五、结论A356铝合金的精炼及净化过程对于保证汽车轮毂的质量具有至关重要的作用。
通过精炼和净化过程，可以有效去除合金中的杂质和气体，提高合金的纯净度，从而保证汽车轮毂的强度、耐磨性及使用寿命。
喷射成形A356铝合金半固态挤压工艺与模具设计_毕业设计说明书
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A356铝合金半固态流变成形中的凝固行为及组织控制
A356铝合金半固态流变成形中的凝固行为及组织控制A356铝合金半固态流变成形中的凝固行为及组织控制摘要： A356铝合金是一种广泛应用于航空、汽车等领域的热处理铝合金，半固态流变成形是一种有效改善A356铝合金成形性能的技术。
本文通过研究A356铝合金半固态流变成形过程中的凝固行为及组织控制，旨在探索其对材料性能的影响，为铝合金半固态流变成形工艺的优化提供理论依据。
1. 引言随着工业技术的不断发展，高性能铝合金逐渐成为替代传统材料的理想选择。
A356铝合金作为一种常用的铝合金，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，在航空、汽车及其他工业领域被广泛应用。
然而，传统的铸造工艺制备A356铝合金存在着铸件缺陷、微观组织不均匀等问题，严重制约了其进一步发展。
半固态流变成形技术通过控制铝合金在半固态状态下的流变特性，可以有效改善铝合金的成形性能和材料的微观组织，成为铝合金加工的重要方法之一。
2. A356铝合金半固态流变成形的基本原理A356铝合金在半固态状态下的流变行为受到凝固行为的影响较大。
凝固是指熔融金属在冷却过程中由液态向固态转化的过程。
在半固态流变成形过程中，凝固过程会影响材料的流变性能和组织形成，因此对凝固行为的研究是研究A356铝合金半固态流变成形的重要前提。
3. A356铝合金半固态凝固行为的研究现状目前，对于A356铝合金半固态凝固行为的研究主要集中在以下几个方面：凝固曲线的测定与分析、凝固过程中的晶粒生长和凝固组织形成机制的研究、凝固活动能和凝固时间的计算等。
通过对凝固行为的研究，可以揭示铝合金在半固态状态下的变形行为，并为合理控制材料的组织形成提供理论基础。
4. A356铝合金半固态流变成形中的组织控制半固态流变成形过程中，通过合理控制A356铝合金的凝固行为，可以实现对材料组织的精确控制，进而影响材料的性能。
常见的组织控制方法包括凝固速率控制、液固相体积分数控制、添加剂控制等。
通过组织控制，可以调节材料的晶粒尺寸、相分布、亚稳相含量等，进而实现优化材料性能的目的。
《2024年汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》范文
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车轮毂作为汽车的重要组成部分，其材料的选择与制造工艺的优化显得尤为重要。
A356铝合金因其良好的铸造性能、机械性能以及成本效益，在汽车轮毂制造中得到了广泛应用。
然而，A356铝合金的精炼及净化过程对最终产品的性能和质量具有决定性影响。
本文将详细探讨A356铝合金的精炼及净化工艺，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、A356铝合金的成分及特性A356铝合金是一种常用的铸造铝合金，主要由铝、硅、镁等元素组成。
其具有良好的铸造性能、机械性能以及抗腐蚀性能，适用于制造汽车轮毂等零部件。
然而，由于原材料中可能存在杂质和气体，因此在熔炼过程中需要进行精炼及净化处理。
三、A356铝合金的精炼工艺1. 原料准备：首先，需要准备好高质量的A356铝合金原料，清除原料表面的杂质和油污。
2. 熔炼：将准备好的原料放入熔炉中，进行熔炼。
在熔炼过程中，需要控制好温度和时间，以确保原料充分熔化。
3. 精炼剂添加：在熔炼过程中，需要添加精炼剂以去除熔液中的杂质和气体。
精炼剂的作用是吸附熔液中的杂质，使其上浮至熔液表面，从而达到净化熔液的目的。
4. 搅拌：添加精炼剂后，需要进行搅拌，使精炼剂与熔液充分混合，加速杂质的上浮。
5. 静置与撇渣：搅拌完成后，需要让熔液静置一段时间，使杂质充分上浮至表面。
然后，用撇渣工具将表面的杂质和气体撇去。
四、A356铝合金的净化工艺1. 气体净化：在熔炼过程中，可能会产生一些气体，如氢气等。
为了去除这些气体，可以在熔炉中通入惰性气体（如氩气），通过气体的流动带走熔液中的气体。
2. 熔剂覆盖：在熔液表面覆盖一层熔剂，可以防止空气中的杂质进入熔液，同时还可以促进杂质的上浮和分离。
3. 真空处理：对于要求更高的净化工艺，可以采用真空处理。
在真空环境下，熔液中的气体和杂质更容易被去除。
五、结论通过对A356铝合金的精炼及净化工艺的探讨，我们可以得出以下结论：1. 精炼及净化工艺对A356铝合金的性能和质量具有重要影响。
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》范文
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》篇一一、引言在汽车制造业中，A356铝合金因具备出色的铸造性、延展性和耐磨性而被广泛应用于汽车轮毂的制造。
然而，要保证其性能的稳定和质量的可靠，精炼及净化过程是不可或缺的环节。
本文将详细解析A356铝合金在汽车轮毂制造过程中的精炼及净化技术。
二、A356铝合金的成分及特性A356铝合金是一种以铝为基础，添加硅、铜、镁等元素的合金。
其特性包括良好的铸造性能、较高的机械强度、优秀的耐腐蚀性以及良好的表面处理性能。
在汽车轮毂制造中，A356铝合金因其优良的物理和机械性能而备受青睐。
三、精炼过程A356铝合金的精炼过程主要包括熔化、除气、除渣等步骤。
1. 熔化：将铝锭及其他合金元素加入熔炉，通过高温熔化成为液态铝合金。
2. 除气：在熔化过程中，通过氩气等惰性气体将铝合金中的气体杂质排出，以消除气孔缺陷。
3. 除渣：通过加入精炼剂和浮选剂，将液态铝合金中的夹杂物和氧化物上浮至表面，然后将其去除。
四、净化过程净化过程主要是通过化学和物理方法进一步去除A356铝合金中的杂质，提高其纯度和性能。
1. 化学净化：通过添加特定的化学试剂，与合金中的杂质发生化学反应，生成无害或低害的化合物，并通过精炼和浮选将其去除。
2. 物理净化：利用离心分离、真空蒸馏等技术，通过物理方法去除合金中的杂质和气体。
五、工艺控制及优化为了确保A356铝合金的精炼及净化效果，需要对整个过程进行严格的工艺控制及优化。
这包括控制熔炼温度、精炼剂和浮选剂的添加量、除气和除渣的时间和频率等。
此外，还需要定期对设备进行维护和检修，确保其正常运行和良好的工作状态。
六、结论A356铝合金的精炼及净化过程是汽车轮毂制造中不可或缺的环节。
通过精炼和净化，可以有效地去除合金中的杂质和气体，提高其纯度和性能，从而保证汽车轮毂的质量和性能。
在未来的汽车制造业中，随着对材料性能和质量的不断要求提高，A356铝合金的精炼及净化技术将不断得到优化和发展。
A356铸造铝合金生产工艺流程
A356铸造铝合金生产工艺流程目录第一章概述第一节铝合金的定义、性质和用途第二节铝合金的分类及表示方法第三节 A356合金的成分、组织和性能第四节 A356合金的生产设备第二章 A356合金的生产工艺第一节 A356合金的生产工艺流程第二节熔炼（1）铝熔体的特点（2）铝熔体的精炼与净化（3）熔炼工艺参数对铸锭质量的影响第三节铸造（1）铸造方法的分类（2）铸造原理（3）铸造工艺参数对铸锭质量的影响第四节熔铸工艺（1）配料工艺（2）熔炼工艺（3）铸造工艺（4）取样工艺第三章 A356合金常见缺陷及预防措施第一节化学成分第二节外观质量第三节低倍针孔度（1）针孔的定义与分类（2）针孔形成的原因（3）形成气孔的H2来源（4）预防针孔形成的工艺措施第一章概述第一节铝合金的定义、性质和用途所谓铝合金就是在工业纯铝中加入适量的其他元素，使铝的本质得到该善，以满足工业上和人们生活中的各种需要。
由于其比重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此，被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器皿制造等方面。
第二节铝合金的分类及表示方法铝合金可分为两大类：变形铝合金和铸造铝合金，变形铝合金要先铸成锭，用于压延或拉伸，如：管、棒和板等；铸造铝合金，用于铸造固定铸件，如：活塞、汽缸和支架等。
变形铝合金牌号的表示方法大致有两种：1、国家标准用第一个字母L表示工业纯铝或铝合金，（取铝的汉语拼音第一个字母）。
第二个字母表示铝合金类别，下面几个字母分别表示：G——工业高纯铝 F——防锈铝合金 Y——硬铝合金C——超硬铝合金 D——锻造铝合金 T——特殊铝合金字母后面的数字表示该类合金的序号。
如LF3表示3号防锈铝合金；LD2表示2号锻造铝合金；LY12表示12号硬铝合金；LC4表示4号超硬铝合金；LT21表示21号特殊铝合金。
2、引用美国四位数铝合金牌号表示方法，作为国家标准第一位数字表示铝合金系列，如：1XXX 表示纯铝2XXX 表示AL－Cu系合金3XXX 表示AL－Mn系合金4XXX 表示AL－Si系合金5XXX 表示AL－Mg系合金6XXX 表示AL－Mg－Si系合金7XXX 表示AL－Zn系合金8XXX 表示AL和其它元素的合金9XXX 表示尚未使用的系列最后两位数字表示某种具体的铝合金或铝的纯度，第二位数字表示对原来的合金或杂质范围的修改。
A356铸造铝合金生产工艺流程解析
A356铸造铝合金生产工艺流程目录第一章概述第一节铝合金的定义、性质和用途第二节铝合金的分类及表示方法第三节 A356合金的成分、组织和性能第四节 A356合金的生产设备第二章 A356合金的生产工艺第一节 A356合金的生产工艺流程第二节熔炼（1）铝熔体的特点（2）铝熔体的精炼与净化（3）熔炼工艺参数对铸锭质量的影响第三节铸造（1）铸造方法的分类（2）铸造原理（3）铸造工艺参数对铸锭质量的影响第四节熔铸工艺（1）配料工艺（2）熔炼工艺（3）铸造工艺（4）取样工艺第三章 A356合金常见缺陷及预防措施第一节化学成分第二节外观质量第三节低倍针孔度（1）针孔的定义与分类（2）针孔形成的原因（3）形成气孔的H2来源（4）预防针孔形成的工艺措施第一章概述第一节铝合金的定义、性质和用途所谓铝合金就是在工业纯铝中加入适量的其他元素，使铝的本质得到该善，以满足工业上和人们生活中的各种需要。
由于其比重小，比强度高，具有良好的综合性能，因此，被广泛用于航空工业、汽车制造业、动力仪表、工具及民用器皿制造等方面。
第二节铝合金的分类及表示方法铝合金可分为两大类：变形铝合金和铸造铝合金，变形铝合金要先铸成锭，用于压延或拉伸，如：管、棒和板等；铸造铝合金，用于铸造固定铸件，如：活塞、汽缸和支架等。
变形铝合金牌号的表示方法大致有两种：1、国家标准用第一个字母L表示工业纯铝或铝合金，（取铝的汉语拼音第一个字母）。
第二个字母表示铝合金类别，下面几个字母分别表示：G——工业高纯铝 F——防锈铝合金 Y——硬铝合金C——超硬铝合金 D——锻造铝合金 T——特殊铝合金字母后面的数字表示该类合金的序号。
如LF3表示3号防锈铝合金；LD2表示2号锻造铝合金；LY12表示12号硬铝合金；LC4表示4号超硬铝合金；LT21表示21号特殊铝合金。
2、引用美国四位数铝合金牌号表示方法，作为国家标准第一位数字表示铝合金系列，如：1XXX 表示纯铝2XXX 表示AL－Cu系合金3XXX 表示AL－Mn系合金4XXX 表示AL－Si系合金5XXX 表示AL－Mg系合金6XXX 表示AL－Mg－Si系合金7XXX 表示AL－Zn系合金8XXX 表示AL和其它元素的合金9XXX 表示尚未使用的系列最后两位数字表示某种具体的铝合金或铝的纯度，第二位数字表示对原来的合金或杂质范围的修改。
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》范文
《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，对汽车零部件的材料要求也越来越高。
汽车轮毂作为车辆重要的承载部分，其材料的选择和制造工艺直接影响到车辆的性能和安全性。
A356铝合金因其优良的铸造性能、机械性能和抗腐蚀性能，成为汽车轮毂制造的优选材料。
本文将详细探讨A356铝合金的精炼及净化过程，以期为提高汽车轮毂的制造质量提供参考。
二、A356铝合金的精炼1. 原料准备A356铝合金的精炼首先需要准备好优质的原料。
原料中应包含纯铝、硅、铜等主要合金元素，以及铁、锰、镁等微量元素。
这些元素的比例对合金的性能有着重要影响。
2. 熔炼过程熔炼是A356铝合金精炼的关键步骤。
在熔炼过程中，需要严格控制温度和时间，以确保合金元素的充分溶解和均匀分布。
此外，还需要加入适量的精炼剂，以去除原料中的杂质和气体。
3. 精炼操作精炼操作主要包括静置、除气、除渣等步骤。
静置过程中，合金液中的气体和杂质会自然上浮，从而达到初步净化的目的。
除气则是通过真空泵将合金液中的气体抽出，进一步提高合金的纯净度。
除渣则是通过机械或化学方法去除合金液中的夹杂物和氧化物。
三、A356铝合金的净化1. 熔剂净化法熔剂净化法是一种常用的A356铝合金净化方法。
通过在合金液表面喷洒或浸涂熔剂，可以吸附并去除合金液中的夹杂物和氧化物。
这种方法操作简便，效果显著。
2. 气体净化法气体净化法是利用惰性气体（如氩气）将合金液中的气体吹出，从而达到净化的目的。
这种方法可以有效地去除合金液中的氢气和氧气等有害气体。
3. 电磁净化法电磁净化法是利用电磁场的作用，使合金液中的夹杂物和氧化物聚集在一起，然后通过机械或化学方法去除。
这种方法具有净化效果好、无污染等优点。
四、结论A356铝合金的精炼及净化是汽车轮毂制造过程中不可或缺的环节。
通过合理的精炼和净化工艺，可以提高A356铝合金的纯净度和性能，从而保证汽车轮毂的质量和安全性。
复合工艺制备的半固态A356铝合金初生相形貌分形特征研究
江西理 工大学学报
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半固态A356合金重熔加热时初生相的组织演变
半固态金属坯料的制备是金属半固态成形的基础和关键，其制备方法很多[1]，具有代表性的有机械搅拌法、电磁搅拌法、应变诱发熔化激活法、电磁脉冲加载法、超声振动搅拌法、喷射沉积法等.与此同时，这些方法带来的问题是增加了额外的设备和工艺环节，使生产成本上升.许多研究已表明，在半固态金属坯料的制备过程中，控制浇注温度或低温浇注被认为是可替代机械搅拌和电磁搅拌用来生产具有适当的初始显微组织的半固态坯料的加工工艺[2-6].它可以生产出比在常规的铸造温度下具有的树枝晶组织还更细小晶粒的铸态材料，经过部分重熔和等温保温，铸态组织就会转变成为球状组织[6-8]．低过热度浇注工艺[9]是新近开发的一种新型制浆技术，既在高于合金液相线温度之上一定收稿日期：2010-06-25基金项目：江西省自然科学基金资助项目（0650047）；江西省教育厅科技项目（GJJ09229）作者简介：刘政（1958-），男，教授，博士.半固态A356合金重熔加热时初生相的组织演变刘政a ，胡咏梅b(江西理工大学，a.机电工程学院；b.工程研究院，江西赣州341000)摘要：利用低过热度浇注技术制备了半固态A356铝合金坯料，研究了半固态温度区间重熔加热时半固态A356铝合金坯料的初生相形貌的转变过程.结果表明，在半固态两相区保温，半固态A356合金的初生相逐渐团球化，该过程随保温温度的升高而加快.半固态A356铝合金晶粒的圆度与保温温度和保温时间的关系不大，但晶粒的尺寸随着保温温度和保温时间的增加而增大.半固态A356合金试样重熔加热最佳工艺制度为583℃下保温30min ，其晶粒平均等积圆直径为80μm ，晶粒平均圆度为0.83.关键词：半固态；A356铝合金；重熔加热；组织演变中图分类号：TF821;TG146文献标识码：AMicrostructure Evolution of Primary Phase inSemi-solid A356Alloy during ReheatingLIU Zheng a ,HU Yong-mei b(a.Faculty of Mechanical and Electronic Engineering; b.Institute of Engineering Research,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China)Abstract:This paper studies the transform course for primary phase morphology of the semi -solid A356alloy billet,produced by low superheat pouring during reheating in solid-liquid phase region.The results indicate that the primary phase of semi -solid A356alloy is gradually spheroidized during the holding in solid -liquid phase region,in which spheroidization is speeded up with the increase of the holding temperature.There is little effect of holding temperature and holding time on grain roundness of semi-solid A356alloy,but the grain size of the alloy increases with increasing of the time and the temperature.The optimizing reheating technology of semi-solid A356alloy is that the billit is held 30min at 583℃,in which the average equal-area-circle grain diameter is 80μm,and the average grain roundness is 0.83.Key words:semi-solid;A356alloy;reheating;microstructure evolution文章编号：1674-9669（2010）01-0018-06有色金属科学与工程第1卷第1期2010年10月Vol.1，No.1Oct.2010Nonferrous Metals Science and EngineeringDOI:10.13264/ki.ysjskx.2010.05.009f s =1-T M-T L T M-T T T11-K O过热度条件下保温形核后进行铸造，获得均匀、细小的非枝晶组织，以适合于半固态成形．与其他制浆方法相比，低过热度浇注工艺具有许多独特的优点，如降低成本，污染少，效率高等．在半固态金属触变成形中，金属坯料必须首先被重新加热至固液两相区的某一温度下，经过半固态重熔加热，此时，金属坯料一方面达到了预定的温度和预定的固相分数，获得了一定的触变性，满足触变成形的要求；另一方面，坯料的显微组织也经历很大的变化，发生低熔点组织的熔化、高熔点初生固相的部分熔化和组织形态的圆整化、初生固相晶粒的粗化[9].因此，在半固态重熔加热时，金属坯料的组织演变对半固态金属触变成形工艺过程和最终零件的力学性能都可能产生重要的影响.本文主要研究低过热度浇注工艺[10]所制备的A356合金坯料在半固态重熔加热时初生相的组织演变规律.1实验方法A356合金熔炼温度为700℃，采用KSW-4D-11型电阻炉温度控制器控制熔炼温度；A356合金加热至设定温度并熔化后，将盛有液态合金的坩埚移入保温装置中.当坩埚中铝液的温度降至设定温度并进行必要时间保温后，进行低过热度浇注，浇注温度为625℃．铸型为不锈钢圆筒，其尺寸为Φ70mm ×120mm.液态合金浇入铸型后，将铸型浸入水中进行水淬，即可获得半固态A356合金坯料.将低过热度浇注的半固态A356合金坯料放入SX2-5-12型箱式电阻炉中进行二次加热重熔，在计算机程序控温仪精确控制下加热与恒温，控温精度为±l ℃.根据Al-Si-Mg 三元合金相图，A356合金的共晶点温度为555℃[11]，液相点温度为615℃．由于半固态成形时组织的固相率应保持在一定比例内，按照Scheil [12]公式，其固相率的大小：式中:T M 为纯溶剂的熔点温度；T L 为合金的液相线温度；T 为合金的实际温度；k 0为平衡分配系数.取半固态等温处理温度为578℃、583℃和590℃，对应平衡时理论固相百分数分别是：49％、46％、39％.加热重熔试样在590℃、583℃、578℃各分别保温不同的时间.保温时间以加热小试样表面温度达到预定温度2min 后的时刻算起，以试样表面温度为准，当试样保温到预定时刻时，立即水淬(水温为室温)试样.淬火试样经磨、抛后用10％HF 水溶液浸蚀，用ZEISS Axioskop2光学显微镜观察试样的金相组织，并用MIAPS(Micro-image Analysis &Process)图相分析软件测定晶粒平均等积圆直径与平均圆度（4πA /P 2，A 为初生α-Al 的平均面积，P 为初生α相的平均周长）.2实验结果2.1铝合金重熔加热前初生相的组织形貌重熔前由低过热度浇注法所得到半固态原始组织为：初生α相组织细小，由球状、蔷薇状和少量的细枝晶组成，共晶硅分布在α相晶界上，如图1所示.2.2578℃等温加热时的组织演变图2为试样在578℃保温不同时间的组织演变结果：保温10min 时，只有极少部分共晶组织熔化形成低熔点的液相分布在α相晶界上，而大部分共晶组织只发生了粒状化和粗大化，同时部分α相有球团化趋势，如图2(a).继续保温至30min 时，α相晶界上部分经历了粒化长大的共晶组织已熔解成液相，其数量不断增多，且液相沿α晶界呈线状发展，粒状（a ）低倍（b ）中等倍数（c ）高倍图1半固态A356合金试样重熔前的组织第1卷第1期刘政，等：半固态A356合金重熔加热时初生相的组织演变19共晶硅不断减少，但仍有少量已粒化的共晶硅尚未熔解，同时初生α相进一步粗化，其形状仍然不太圆整，如图2(b)所示.当保温至60min 时，低熔点共晶组织已经全部熔化，此时，液相呈网状分布，球团状α开始独立出来，初生α相的形貌已较圆整，如图2(c)所示.由于Al-Si-Mg 合金的三元共晶温度约为555℃，而半固态试样在578℃下保温，过热度仅为23℃，所以试样的共晶硅转化为液相的驱动力较小，造成半固态重熔速度缓慢，进而推迟了初生α相的球化速度.另外，在578℃的温度下进行保温，α相的长大和圆整化的过程需要A1、Si 等原子的长距离扩散，而半固态保温下可以认为不存在液相对流．所以原子的扩散是一个缓慢的过程，故α枝晶的球化和长大的速度就会较慢，即在578℃的实验条件下，依靠在半固态区域保温，A356合金的初生α枝晶组织完全转变为球团状的组织需要较长的时间.2.3583℃等温加热时的组织演变图3为试样在583℃保温不同时间的组织演变结果.通过与图2对比可以看出，由于保温温度的提高，试样半固态重熔组织演变速度明显加快：在583℃保温10min 时，晶界上的共晶硅全部经历了粒状化并长大，有的共晶硅已熔解成液相，部分晶界发生了熔断，或者接近熔断，共晶区域明显缩小，α相已球团化(如图3(a)所示)；保温20min 时，只有部分α相中尚裹有少量液相，其余液相均匀分布在α相之间，共晶硅并非全部转化为液相，液相中尚（a ）保温10min（b ）保温30min（c ）保温60min图2半固态A356合金在578℃重熔时组织演变过程有色金属科学与工程2010年10月图3半固态A356合金在583℃重熔时组织演变过程（a ）保温10min（b ）保温20min（d ）保温35min（c ）保温30min20残存有个别粒状共晶硅，如图3(b)所示；保温30min 时，共晶组织已熔解完毕，共晶液相呈网状将初生α相分割，初生α相几乎均为球状颗粒，但在此时段，由于热对流使α相在液相中能独立的移动和转动，因此从图3中可观察到α相有碰撞—熔合—长大过程，如图3(c)所示.当继续延长保温时间至35min 时，球状初生α相进一步圆整，且分布均匀，但尺寸缓慢增大，且球状初生α相包裹有很多的液相小岛(初生α相中的小黑点，如图3(d)所示).这些液相小岛的出现降低了半固态坯料的有效液相含量，使触变成形时参与“润滑”固相移动的液相数量减少，在外力作用下固相颗粒移动不畅，有可能造成充型不满等缺陷，降低了坯料的触变成形性.从图3(d)中还可以看出，与α相边缘相连的液相组织中出现了细小的α相，说明在球状α相表面某些特殊晶面有利于液相中α相的形核.α相尺寸和形态的变化与其在半固态下保温有关.由于有部分液相存在，在界面曲率和界面能作用下，小的α相会逐渐熔化，大的α相则不断长大且变得更加圆整，结果使整个系统的固液界面积缩小，系统能量降低；但α相的生长和圆整化以A1、Si 等原子的长距离扩散为条件，在无对流情况下，原子的扩散是一个缓慢的过程，使得α相生长速度较慢.另外，由于半固态合金在583℃时的屈服极限很低[13]，如果保温时间在30min 以上时，A356合金半固态试样在重力长时间作用下开始发生缓慢的变形.综上所述，在583℃保温过程中，半固态A356合金试样中α相尺寸的缓慢长大和圆整化及试样在此温度区间易屈服变形，对保证合金的半固态触变成形是至关重要的.为了提高加工时的效率，实际应用中半固态成形金属坯料的重熔加热时间仅约几分钟，因此，这一重熔温度非常适合A356合金的半固态成形，既可保证合金有适宜的触变性，又不致引起坯料的变形和坯料组织的剧烈粗化.随着保温时间的延长，球化程度更高，其中以583℃下保温30min 的试样球化程度最高.通过图像分析软件对图3(c)和图3(d)所示试样进行分析，α相平均等效圆直径为80μm ，最小直径为7.5μm ，最大直径为114.5μm ；其平均圆度为0.83，最小圆度为0.72，最大圆度为0.94.2.4590℃等温加热时的组织演变在590℃保温时，由于保温温度比较高，半固态试样重熔和α相团球化速度更快.保温5min ，共晶体开始熔化，共晶相中的Si 相开始向α相中扩散溶解，如图4(a)所示；保温15min 时，共晶硅全部转化为液相，α相已经球化得较圆整，球化过程即可完成，如图4(b)所示；当保温20min 时，大部分的α相晶界附近又重新形核，形成细小的α相，见图4(c).进一步延长保温时间，球化的α相继续长大，导致试样过烧，此时试样变形已很严重，坯料底部会出现较严重的墩粗甚至流淌.如果在实际的A356合金半固态成形坯料的重熔时采用此种工艺，会因坯料发生严重变形而直接损害半固态成形的工艺过程.2.5加热组织形貌的定量分析将578℃、583℃、590℃下部分保温试样的组织进行定量图像分析，结果如表1所示，其中d 为初生α相的等效圆直径，F 为初生α相的形状因子.由表1表1不同加热重熔条件下半固态A356铝合金试样中初生α相定量分析结果参数名称578°C 时保温时间/min 583°C 时保温时间/min 590°C 时保温时间/min 1030601020303551520d /μm 60708365728084738690F0.700.750.770.730.770.830.850.740.760.77第1卷第1期刘政，等：半固态A356合金重熔加热时初生相的组织演变（a ）保温5min（b ）保温15min（c ）保温20min图4半固态A356合金在590℃重熔时组织演变过程21可知，在583℃下的保温，当保温时间由10min 增至35min 时，初生α相的形状因子由0.73提高到0.85，而初生α相的等效圆直径则由65μm 增至84μm.这表明：在583℃下，随着保温时间的延长，初生α相逐渐圆整化和粗化，但粗化速度较慢，说明低过热度浇注下的试样，具有较好的重熔稳定性.经过578℃和590℃下的半固态重熔处理，初生α相也具有类似的变化趋势.图5是半固态A356铝合金在不同保温温度下保温时间与晶粒平均直径的关系曲线.从图5和表1中可以看出，在共晶温度以上的任意温度下保温，合金初生相的平均直径随保温时间的延长而粗化，但是，因保温温度的不同，粗化的速度也不同.从图5中明显可以看出，在稍高于固相线以上的温度保温时，图中直线斜率较小，而在高温下保温时，直线斜率明显增大，说明温度越高初晶长大速度越快.从图5和表1中还可以看出，在同一温度下保温，刚开始时，初生相长大相对较快，随时间的延长，长大速度减慢.3半固态重熔时球状晶的形成机理探讨在半固态重熔处理过程中，组织的变化可分为两个阶段：固态向半固态转变阶段和固、液两相共存状态下组织的转变阶段.第一个阶段是固态向半固态转变阶段．此阶段是低液相阶段，在这个阶段，初生α相之间并未完全充满低熔点共晶液.升温过程中，在一个晶粒的内部，由于温度的升高，使成分均匀化及固溶度提高，枝晶曲率半径减小，导致枝晶臂附近的溶质浓度降低，这样，两个枝晶之间就建立了一个扩散偶，溶质浓度梯度的存在将促使溶质从粗枝处向细枝处扩散，造成细枝熔化或溶解，甚至从细枝根部熔断.出现了蔷薇状初生α相的二次臂，尤其是小颗粒的初生α相之间的迅速合并粗化，这样可以迅速降低系统的能量；另一方面，在先前的凝固过程中，低熔点的共晶相后凝固存在于枝晶间或晶粒之间，熔化时这些组织首先熔化.合金的熔解从共晶组织开始.随着时间延长，液相比例增多，已熔化的液相渗入晶界内，使得小的晶粒分离并球化.同时发生晶粒的合并长大，即晶粒的熔化分离与合并长大同时存在，处于动态的分离与合并中，从试样显微组织来看，共晶液体首先以点状出现，随着保温时间的延长，共晶液相沿α相晶界呈线状发展；继续延长保温时间，共晶液相发展成网状组织，球状初生α相开始独立出来.第二个阶段是固、液两相共存状态下组织的转变阶段.此阶段，初生α相之间充满低熔点共晶液，由于热对流，初生α相在液相中能独立移动和转动，以碰撞熔合模型长大.当合金中理论平衡液相成分实现以后，初生α相的长大速度减慢，原因是此时熔体基本满足了Ostwald 模型长大的物理条件，初生α相的生长完全靠原子的体积扩数来实现(无对流).在高液相阶段，假定固液处于平衡状态，但较小初生α相对应于较低的平衡熔点，较大初生α相对应于较高的平衡熔点，所以对于同一温度，较小初生α相对应于含Si 较低的液相，而较大初生α相对应于含Si 较高的液相，结果使液相中的Si 向较小初生α相一侧的液相中扩散，同时使液相中的Al 向较大初生α相一侧的液相中扩散，引起较小初生α相不断溶解和较大初生α相不断长大，导致初生α相粗化，即初生α相的第二阶段粗化服从Ostwald 机制.由于粗化过程受扩散控制[14]和受界面能的驱使[15]，这些过程将导致初生α-Al 相颗粒比表面积的减小.在Ostwald 熟化机制的作用下，初生α-Al 相凸起部位将不断长大，最终使得大晶粒变大而小颗粒晶体逐渐被熔化消失，凹凸部位会被逐渐抹平，形成近似球形的颗粒状组织.4结论（1）低过热度浇注法所得半固态A356合金在固液两相区保温，共晶体首先重熔，初生α相逐渐团球化，该过程随保温温度的升高而加快.（2）半固态A356铝合金加热时，初生α相的圆整度与保温温度和保温时间的关系不大，但初生α图5半固态A356铝合金在不同保温温度下保温时间与晶粒平均直径的关系曲线908580757065600102030405060保温时间/min晶粒直径/μm590℃578℃583℃有色金属科学与工程2010年10月22相的尺寸随着保温温度和保温时间的延长而增大.（3）低过热度浇注法所得到的半固态A356合金试样二次加热最佳工艺制度为583℃下保温30min，此时，其晶粒平均等积圆直径为80μm，晶粒平均圆度为0.83.参考文献:[1]毛卫民.半固态金属成形技术[M].北京:机械工业出版社,2004：93-105.[2]Shibata R.SSM Activities in Japan[C]//Proc of the5th Int Conf onSemi-solid Processing of Alloys and Composites.Colorado,USA, 1998:1-6.[3]Young K,Eisen P.SSM Technological Alternatives for DifferentApplications[C]//Proc6th Int Conf on Semi-solid 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合肥工业大学材料学 院 （ 安徽 ２ ００ ） 姜华海 ３０ ９
【 摘要 】 采用近液相线法结合新 ＳＭ Ｉ Ａ法复合工艺制备半 固态 Ａ ５ ３６铝合金坯料 ，研 究了浇注温度、
等径 角挤压 （ Ｃ Ｐ）和 半 固态处 理 温度 、 时间对 坯 料组 织 的影 响。结 果 表 明 ，适 当的工 艺参 数 可 以制备 出 ＥＡ 球 状初 生 ｏ Ａ 相 晶粒 的半 固态 Ａ ５ 【Ｉ 一 ３ ６铝合 金 坯料 ，其 中较合 理 的工 艺参 数 为 ：近液 相 线 浇 注 温度 为 ６ ０Ｃ， １￣ 半 固态保 温 温度为 ５ ０Ｃ，半 固态保 温时 间为 ２ ｍ ｎ ８￣ ０ ｉ。
要。尤其实现轻量化的同时不 降低 对材料强度和可靠性
的要求 ，促使设计者选用高强度铝合金 。这样 ，半 固态 成形技术 的发展就势在必 行了。另外 ，由于半 固态成彤 技术是一 门新兴的且跨力学 、传热学及 流体力学等多学 科的研究领域 ，受到的影响因素众多 ，尽管有关半 固态
（ ） 铣 削加 工 试 样 尺 寸 为 ９ ９ ｍ × ． ｍ × ０ ｍ， ２ ．ｍ ９９ ｍ ５ｍ
保 温 ，再 冷 却 到预 定 的浇 注 温 度 ，然 后 将 合 金 液 浇 注 到
１ｎ ０ｌ ｍ×１ｒ ０ ｍ×７ ｒ （ ×宽 ×高 ） 的 自制 金属模 具 ａ ０ｍ 长 ａ 巾。浇注 温度 分别 设定 ６ ０Ｃ、６ ０Ｃ、６ ０Ｃ、６ ５Ｃ、 ５￣ ３￣ ２￣ １ｏ
６ ０℃ 。 １
将其进行一道次等径角挤压 （ Ｃ Ｐ ，将每个坯 料分为 ＥＡ ）
三等份 ？
（ ）将 上步得 到的试样分别 加热到 ５ ０ 、５ ０ 、 ３ ６％ ８％ ６）℃，并分别保温 １ｍｉ、２ ｒ ｎ ０ ｉ ，将试样浸 【】 （ ０ ｎ ０ ｉ 、３ ｒｎ后 ａ ａ
成形技术 以及理论方面的研究工作较多 ，但 在成形工艺
１ 所示 ） ａ ；在 ６０Ｃ ３￣浇注 时 ， 合金组织 中初 生 ０Ａ 仍 铝 【１ 一
２ １ 年 第 ３期 ０ １
热 处 缎 铸造
Ｗ Ｗ Ｗ．ｍ ｅｔ ｗ ｏｒ ｉ ｇ Ｉ ａ１ ｋ ｎ ９５０ ｃｏ ｍ
参磊 。 Ｊ 工 ￣ｎ ｊ ｍ
旱 发 达 的 忖 枝 ｌ ＨＪ ，枝 品 臂 ＇ 大 ，但 要 比 ６０ 的 念 卡 ｝ 【 ５％ 细 ，组 纵 巾 有 少 量 的球 状 或 状 ＿ 生 中 （ 罔 ｌ ｝ Ｊ ｊ ¨ 如 ｈ昕 乐 ） ； ６０ 浇注 ｌ 合 金 相组 织 发 ｒ明 的变 ２％ 坩， 一 变 彳 细 ， ｌ Ｉ ｛ 枝 晶 ｕ 减 少 ， 可 以 看 到 』 ｊ
较大 的变形能 ，为后续半 固态坯料组织演变提 供了很好 的应 变诱发条件 ，经过半 固态等温处理后 可以获得细小 圆整组织 ，且坯料彤状几乎小变。
一
二 、结果与讨论
１ 浇注温度对半固态 Ａ ５ 铝合金坯料组织的影响 ． ３６
在合金液不 同浇注温度 条件 下 ，６ ０ ５ ％浇 注时 的铝 合金坯料组织是 初生 — ｌ Ａ ，呈发达 的树枝晶 ，枝 晶臂很
半固态成形技术以其加热温度低 ，成形阻力小 ，获 得的铸件组织致密 ，以及 尺寸稳 定等优点 ，成为铝合金 成形研究的热点 。而促使半 固态成 形技 术发展 的驱动 力 是节能汽车的出现 ，其表现形 式是汽车轻量化 的社会需
（ ）将 Ａ ５ １ ３ ６销合金 加热 到 ６０Ｃ使 其熔 化并适 当 ８￣
粗大 ，组织中只有极少量的球状或粒状初生 相 （ 图 如 Nhomakorabea、
试验过程
广泛用 于半 同念加 工 的 Ａ ５ ３６合 金 的化 学成 分为 ：
＝
７４ ％ 、Ｗ ＝ ． ９ 、Ａ 余量。差热分析 （ Ｔ ．６ ０４ ％ Ｉ Ｄ Ａ）
测定的液相线温度为 ６ ０ ，同相线温度为 ５２ 。 １％ ７℃
团状或蔷 薇状初 始坯 料，减少 了新 ＳＭＡ法挤压 道 次， Ｉ 简化 了工艺。与传统 ＳＭＡ法相 比，坯 料经过等径 角挤 Ｉ
压 （ Ｃ Ｐ 后的初 始坯料发 生较大塑性 变形 ，累积 了 ＥＡ ）
相品粒的等积 圆直径和形状 系数 ，取 平均值后 即得 出该 ｒ ［艺条件下试样 的平均等积圆直径和形状系数 。
所尔 ） ；
６ ５ 浇 沣 时 ， ／金 金 相 １％ ＼
ｒ『 ｒ少 ： ｛缘 Ｉ 的
粗 ￣ｌ 树 枝 品 外 ，球 状 或 状 生 相 叫 增 多 ，而 且 Ｙ ｊ ， 晶粒 比较 细 小 （ 如 １１ ， ） （所 Ｊ ； ｊ ６０ 浇 泣 时 ， 令 卞ｌ １％ ｝
化 ，仞
组 巾树枝 品消夫 ，蒿 状组 Ａ， 少，…观大量球状 ７ １ ４ 或 状组 ，』 寸叫显减小 （ ｉ １ 所， ） ｆ ｚ ｉ ｅ ＿ ÷
蒿 就 状 绀 织 ，球 状 或 粒 状 ｝ 牛 十 人 量 … 现 （ 罔 １ 』 Ｊ 目 如
参数方面的研究还很少 ，因此有必要深入研 究。 半固态合 金坯料的制备是半同态成形技术 的基 础和 关键 ，它要求坯料原始组织为均匀细小的球形非枝 晶组 织 。本试验采用近液相线 法结合 新 ＳＭＡ法制取半 固态 Ｉ Ａ５ ３６铝合金坯料 。近液相线浇注法可为新 ＳＭＡ法提供 Ｉ
入水 中快速冷却 ，以保存初生相相 貌。然后 将试样进行
预磨 、粗磨 、精磨和抛光 ，用 ０ ５ （ ． ％ 质量分数 ）的 Ｈ Ｆ 水溶液显微组织腐蚀 ，经水 冲洗 、酒精擦洗 、吹风机 吹 千后 ，再用 ４ Ｂ Ｖ型光学 显微 镜 观察金 相组织 。最 ｘ —Ｔ
后 ，用 Ｊ Ｃ摄像机采集试样端面 域金相图 ，再 对获得 Ｖ
的金相显微组织在 Ｍ２６－ ０２ ５ －６ ４ ８金相检验软件系 统中进 行定量分析 ，分 别测量 并计 算 出区域 组织 中初 生 ＯＡ ． ｒＩ 一