熔体处理温度对自孕育法制备AZ61半固态浆料的影响

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1、半固态加工特种铸造及有色合金２０１１年第３１卷第５期熔体处理温度对自孕育法制备ＡＺ６１半固态浆料的影响严楷１１，２１，２１，２李元东马颖陈体军（１．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室；２．兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室）摘要采用自孕育法制备ＡＺ６１变形镁合金半固态浆料，研究了熔体处理温度对制备ＡＺ６１变形镁合金半固态浆料的影响。结果表明，自孕育铸造法制备ＡＺ６１半固态浆料在液相线以下凝固成形，可以获得近球状的初生相。适宜的熔体处理温度为７００℃，对应的平均晶粒尺

2、寸为３９．８μｍ。熔体处理温度过低时，组织中的树枝晶减少的同时细小的近球状晶增多，但是其晶粒尺寸大小分布不均匀。熔体处理温度过高时，组织中树枝晶增多，晶粒平均尺寸显著变大。关键词熔体处理温度；自孕育法；ＡＺ６１变形镁合金；半固态中图分类号ＴＧ１４６．２２；ＴＧ２９２；ＴＧ２４９．２＋６文献标志码Ａ文章编号１００１－２２４９（２０１１）０５－０４２４－０４ＤＯＩ：１０．３８７０／ｔｚｚｚ．２０１１．０５．０１１根据加工工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁理温度对半固态浆料的影响。合金两大类。相比铸造镁

3、合金，变形镁合金由于变形加工消除了铸锭组织中的一些缺陷，使其显微组织发生了１试验材料与方法显著的细化，减小了产品结构尺寸，并可进行热处理强图１为自孕育铸造法工艺示意图。试验时把处理化等后处理。因此，变形镁合金比铸造镁合金具有更高后的熔体首先浇入冷却槽上端，分流成４股，在冷却槽的强度、伸长率等力学性能。同时，变形镁合金也具有中部再汇流到一起，最后制得的半固态浆料从下端流入较好的耐腐蚀性能和疲劳性能，可见变形镁合金具有更金属型。［１，２］大的优势。目前，变形镁合金以其优良的性能已逐［３］渐得到汽车、航天

4、航空、３Ｃ等领域的青睐。变形镁合金与其他易成形金属一样，几乎可以用所有金属塑性成［４］形工艺来实现成形。塑性成形后的产品虽然能满足实际应用的性能要求，但其成本和单价要比铸造成形的高，并且工艺流程较长，且很难成形复杂形状的零件。因此，用铸造的方法来成形变形镁合金成为了新的关注［５～７］点。然而用传统的铸造方法成形变形镁合金，合金容易产生热裂，很难生产出结构复杂的零件，对于缩孔、图１自孕育法工艺示意图缩松、气孔等缺陷也不能解决。半固态加工技术可以获１．浆料收集器２．金属液３．孕育剂４．多流股混合冷却槽５

5、．浆得近球形的初生相，提高合金凝固过程中的补缩能力，料６．坯料恰恰能够解决这些问题。试验采用ＡＺ９１Ｄ镁合金铸锭与纯镁铸锭配制熔炼本课题采用了自孕育法半固态成形工艺，在金属凝成ＡＺ６１变形镁合金，其成分见表１。表１ＡＺ９１Ｄ、ＡＺ６１合金的化学成分％固过程中将两个一定成分、质量、温度的合金母液－固相（或液相、半固态）、半固态－半固态（或固相）混合，再经ｗＢＡｌＺｎＭｎＳｉＣｕＮｉＦｅＭｇ过一定角度的多流股混合冷却槽，利用两种合金体的不ＡＺ９１Ｄ９．１９８０．６７６９０．２５４９０．０２０３０．０００

6、９０．０００４０．００１８余量同表面张力、不同的热扩散系数，在混合后产生对流，使ＡＺ６１６．０００．１００．２＜０．１＜０．０５＜０．００５＜０．００５余量得合金液中瞬间形成大量晶核并长大，最终制备出具有将镁合金ＡＺ９１Ｄ锭料与纯镁放入井式坩埚炉中熔［８］非枝晶初生固相的固液混合浆料。主要研究了不同炼，待金属全部熔化后，开始测温。当熔体温度达到的熔体处理温度下制备ＡＺ６１半固态浆料的工艺，通过７３０～７４０℃后，用含量（质量分数，下同）为１％的水淬组织、铸态组织和固溶态组织的对比分析了熔体处Ｃ２Ｃｌ

7、６进行精炼除气，温度调整到７００～７１０℃时浇注收稿日期：２０１１－０３－１７；修改稿收到日期：２０１１－０４－０２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９６４０１０）第一作者简介：严楷，男，１９８６年出生，硕士研究生，兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州（７３００５０），电话：１５０９５４２８１２８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｋａｉ３９５２５２１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ通讯作者：李元东，男，１９７１年出生，教授，兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州（７

8、３００５０），电话：０９３１－２９７６７９５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙｄ＿ｌｕｔ＠１６３．ｃｏｍ４２４熔体处理温度对自孕育法制备ＡＺ６１半固态浆料的影响严楷等成１５ｍｍ×１５０ｍｍ的棒料，然后加工成５ｍｍ×３ｈ，固溶后采取直接水淬处理。最后将所有试样进行５ｍｍ×５ｍｍ的金属块作为自孕育剂。将加工完成的抛光腐蚀，采用ＭＥＦ－３光学显微镜观察其组织形貌。孕育剂进行表面清洗，烘干待用。同以上工艺，分别采用６７０、６８０、６９０、７００、７１０、７２０、７３０℃的熔体处理温度，