工艺参数对半固态铝合金浆料组织的影响

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1、摘要利用自主开发的低转速、具有合理热交换条件的输送管制备半固态铝合金浆料(LSPSF工艺)，在保证低过热熔体流经输送管时不结皮的条件下，以熔体流经输送管末端的温度和浆料微观形貌为目标参数，采用正交试验方法设计试验，研究浇注条件(主要考虑浇注温度)和输送管控制参数(包括：倾斜角度、旋转速度、预热温度)对半固态浆料组织的影响。结果表明：浇注条件和转管换热条件对半固态浆料的晶粒形貌和晶粒尺寸有非常明显的影响。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，浆料在输送管中形成的大量晶核被熔化，在离开输送管口时未能存活下来，组织形貌表现为粗大的枝晶。当浇注温度为

2、合金液相线以上50"C左右，在20。C左右的区间内均可获得理想的半固态组织，有利于现场操作和工艺推广。输送管转速对半固态组织的影响也很大，转速过快或过慢都不利于组织的近球形生长。浇注温度和输送管转速通过交互作用影响合金熔体流经输送管时的温度分布，进而影响有效形核数目，最终影响初生相的形态和尺寸。只有浇注温度与输送管速度达到良好地匹配时，才能显著地提高有效形核数目，进而获得优质的半固态浆料。此外，输送管的倾角、尺寸和金属液的流量等参数对控制浆料的质量也十分重要。采用power-law黏度模型描述半固态浆料的流变特性，应用专业铸造模拟软件平台ProCASTTM和有限

3、差分(AnyCastingxM)数值模拟技术，研究了不同浇注条件和输送管换热条件下，A356合金浆料在制备过程中的流动特性和温度场分布状况。通过试验验证模拟结果的正确性，并利用试验和模拟结果对LSPSF工艺过程的形核方式和晶粒生长理论进行探讨。讨论了冷却速度和强迫对流对晶核的形成与长大的影响，对不同工艺参数条件下的形核方式和晶粒生长方式进行分析。关键词：工艺参数；流变成形；浆料制各；微观组织：数值模拟；表观黏度；组织形成与演变；EffectofProcessParametersontheSemisolidSlurryMicrostructureofAluminu

4、mAlloysAbstractThesemisolidaluminumalloyslurryhasbeenprepaidbytheLowSuperheatPouringProcess诚tllShearingFieldtechnology(LSPSFprocess)，whichincludetheproperrotatingspeedandheatexchangeconditionbarrel．Inordertoinvestigatehowthepouringcondition(pouringtemperature)andbarrelheatexchangecon

5、dition(inclineddegree，rotatespeed，preheattemperature)affectthemicrostructureofsemisolidslurry，theorthogonalexperimenthavebeenusedtoexaminethetemperatureattheoutletofbarrelandthemicrostructureofsemisolidslurry．Theexperimentresultsshowthatthepouringconditionandheatexchangeofbarrelaffec

6、tthegrainstructureanddimensionevidently．ProperlowpouringtemperatureCaD_fabricatenear-roundgrains，or，thehighpouringtemperaturemakethecoal'sedendritegrainsbecausemanynucleiremeltandCall’tsurviveattheoutletofbarrel．Whenthepouringtemperatureisabout50"Chigherthantheliquidus，theperfectsemi

7、solidslurryCanbepreparedatthescopeof20"C．So，theLSPSFprocesscallbemanipulatedconvenientlyandpopularized．Thedistributingofmelttemperatureintherotationalbarrelisinfluencedbytheinteractionofpouringtemperatureandshearfieldofbarrel，thentheeffectivenucleationratechangesconsequently，andthest

8、ructureanddi