采用SRS技术制备A2017半固态合金与连续扩展成形.pdf

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1、2002年7月东北大学学报（自然科学版）JuIy2002第23卷第7期JOurnaIOfNOrtheasternUniversit（yNaturaIScience）VOI.23，NO.7!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1005-302（62002）07-0679-04采用SRS技术制备A2017半固态合金与连续扩展成形管仁国，陈彦博，刘相华，温景林（东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004）摘要：利用自制的单辊搅拌（SRS）实验机制备出的A2017半固态材料比常规铸造坯组织

2、优良；在辊-靴型腔出口安装扩展成形模，使A2017合金实现半固态扩展挤压成形·实验证明浇注温度高于750C，A2017合金会过烧，不能成形；浇注温度低于690C时合金在出口发生完全凝固，不能实现扩展模充模；当靴子预热温度为450C，在最优浇注温度710~730C条件下，生产出了组织性能良好的半固态成形材·关键词：半固态材料；凝固；连续扩展成形；组织性能中图分类号：TG111.4；TG244.1文献标识码：A由于半固态加工可实现短流程生产，利于节能、节材、保护环境，而且利用半固态技术生产的产品质量高，因此得到了世界各国的高度重视，在［1~7］21世纪该技术具有更广阔的应用前景·

3、作为一种新型的半固态加工技术，单辊搅拌技术SRS（SingIe-ROIIStirringTechnOIOgy）突破了常规制备半固态金属加工技术·能制备高熔点和高固相率的半固态金属；可以实现半固态合金制备与连续图1实验机基本原理成形的一体化［8~10］·扩展成形是一种新型的挤压Fig.1PrincipleoftheSRStestmachine生产技术，可以实现大尺寸的合金制品的生产，而时浇注在辊-靴型腔出口，成形前的半固态材料与半固态金属可以很好的实现扩展模充模，从而实720C常规水冷铜模铸造坯取样，在光学显微镜现半固态成形与扩展挤压有机结合·下进行对比观察，其内部组织如图2所

4、示·SRS技本文利用自制的单辊搅拌实验机，对制备的术制得的A2017半固态坯料为均匀的球形或椭A2017半固态合金组织性能进行了研究；在辊-靴球形晶粒，而用常规铸造方法制得的A2017铸坯型腔出口安装扩展成形模，通过控制浇注温度，使等轴树枝晶发达，晶粒生长很不均匀，合金主要是A2017合金实现半固态扩展挤压成形，生产出组由不规则的枝晶网络构成的·热变形时，在相同的织性能良好的A2017扁型材·变形条件下，SRS技术制得的A2017合金材料变1A2017合金半固态材料的制备与形抗力较铸造坯高，图3是用GIeebIe1500热模组织性能拟机模拟试验结果·前者的屈服强度为59Mpa

5、，如图1所示，单辊搅拌技术基本原理是通过后者的屈服强度为40Mpa·转动轧辊提供给合金液的剪切/冷却作用使合金这种测试结果恰恰反应了半固态合金坯料的以等轴晶方式发生凝固，并不断发生细化与球化，优良的内部组织结构·根据HaII-petch关系式：!s=最终得到组织性能优良的半固态材料·将730C-1!0+!"2（!s—合金材料的屈服强度，!0，!—材收稿日期：2001-10-29基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（G2000067208-4）·作者简介：管仁国（1975-），男，山东日照人，东北大学博士研究生；刘相华（1953-），男，黑龙江绥化人，东北大学教授，博士生导师

6、；温景林（1939-），男，河北抚宁人，东北大学教授，博士生导师·680东北大学学报（自然科学版）第23卷料常数），晶粒越细，单位体积中合金晶粒数越多，得的A20l7半固态合金坯料内部为细小、均匀的球晶粒平均直径!越小，屈服强度!S越大·SRS法制形晶粒组织，使得合金的塑性好，变形抗力高·图2SRS半固态材料组织与常规铸造坯组织Fig.2MicrostructuresofsemisolidmaterialmanufacturedbySRSprocessandconventionalcastingslab（a）—SRS半固态材料；（b）—传统铸造坯·实验研究表明，当浇注温度高于

7、750C时合金会出现过烧，合金成分发生变化，合金塑性差，合金接触轧辊呈现碎渣状态，不能粘为一体，不能流入辊-靴型腔实现充模·根据计算模拟的结果（见图6）显示在浇注温度低于690C时，在辊-靴型腔出口合金温度低于合金固相线温度5l4C，A20l7合金发生完全凝固而得不到半凝固状态的合金材料，从而不能进行半固态连续成形·实验也图3压缩SRS材料与铸坯时的应力-应变关系Fig.3RelationshipbetweenstressandstrainduringcompressingSRSmaterialandc