在傳統(tong)壓(ya)(ya)鑄過程中(zhong)(zhong)，金屬液(ye)以高(gao)速紊流的(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)充(chong)填(tian)模具(ju)(ju)型腔進而(er)裹氣(qi)(qi)，同時由于型腔內已(yi)(yi)存在的(de)(de)氣(qi)(qi)體和(he)涂刷在已(yi)(yi)經預熱模具(ju)(ju)表面(mian)涂料產生的(de)(de)氣(qi)(qi)體在成形(xing)時也(ye)無法(fa)完全排(pai)除，在高(gao)壓(ya)(ya)作用下(xia)氣(qi)(qi)體溶解在合(he)金中(zhong)(zhong)或者形(xing)成彌散分(fen)(fen)布的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)微氣(qi)(qi)孔(kong)存在于鑄件(jian)中(zhong)(zhong)，進而(er)嚴重影響壓(ya)(ya)鑄件(jian)的(de)(de)力(li)學性(xing)能和(he)耐(nai)蝕性(xing)能，導致(zhi)傳統(tong)液(ye)態(tai)(tai)壓(ya)(ya)鑄件(jian)無法(fa)通過熱處理強化。而(er)半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)壓(ya)(ya)鑄充(chong)分(fen)(fen)應(ying)用了(le)半(ban)(ban)固(gu)(gu)態(tai)(tai)漿料/坯(pi)料的(de)(de)特性(xing)，利用其觸變特性(xing)實現以層(ceng)流方(fang)(fang)式(shi)平穩充(chong)型，所得的(de)(de)壓(ya)(ya)鑄件(jian)組織致(zhi)密均勻、性(xing)能提高(gao)，且能延長(chang)模具(ju)(ju)壽命。
本文以2024變形(xing)鋁合(he)金為研究(jiu)對象并(bing)將自(zi)孕育法半固(gu)態(tai)漿料制(zhi)備(bei)和傳統高(gao)壓壓鑄(zhu)造相結合(he)，研究(jiu)了2024變形(xing)鋁合(he)金半固(gu)態(tai)漿料制(zhi)備(bei)和流變壓鑄(zhu)的微觀組(zu)織特征。
實(shi)驗材料(liao)為(wei)(wei)2024變形鋁合(he)金，用純Al錠(ding)、純Mg錠(ding)、Al-50Cu和Al-Mn中(zhong)間合(he)金按名義(yi)成分(fen)Al-4.3Cu-1.5Mg0.6Mn(質(zhi)量分(fen)數(shu)，%)熔煉(lian)(lian)配(pei)制(zhi)，熔煉(lian)(lian)所用設(she)備為(wei)(wei)7.5kW井(jing)式坩(gan)堝電阻爐和石墨坩(gan)堝，將上(shang)述(shu)配(pei)料(liao)放置(zhi)在井(jing)式坩(gan)堝爐中(zhong)進行熔煉(lian)(lian)，待(dai)金屬(shu)熔化(hua)后(hou)進行測溫。當熔體溫度(du)達到740～760℃時，用1wt%C2Cl6進行精煉(lian)(lian)除氣(qi)，用精煉(lian)(lian)勺上(shang)下攪動液面(mian)成鏡面(mian)為(wei)(wei)止(zhi)，扒渣靜置(zhi)10min后(hou)待(dai)用。控(kong)制(zhi)熔體溫度(du)在720℃時澆注成Φ15mm×150mm棒料(liao)，然后(hou)將棒料(liao)加(jia)工成5mm×5mm×5mm的金屬(shu)塊作為(wei)(wei)自孕(yun)育劑。
當控制熔(rong)(rong)(rong)體溫度在720℃時，向2024鋁(lv)合(he)金熔(rong)(rong)(rong)體中加入5wt%孕育劑，使其經(jing)導(dao)流器(qi)(qi)后(hou)流入漿(jiang)料(liao)收集(ji)器(qi)(qi)，漿(jiang)料(liao)收集(ji)器(qi)(qi)表面涂(tu)敷涂(tu)料(liao)，保證(zheng)保溫后(hou)的(de)半固態漿(jiang)料(liao)能(neng)順利從(cong)漿(jiang)料(liao)收集(ji)器(qi)(qi)中倒出。實驗(yan)中漿(jiang)料(liao)收集(ji)器(qi)(qi)溫度恒定(ding)為(625±1)℃，將收集(ji)后(hou)的(de)漿(jiang)料(liao)保溫一定(ding)時間并(bing)通入氬氣保護。本實驗(yan)中合(he)金熔(rong)(rong)(rong)體質量約為1kg，在4～6s完成一次熔(rong)(rong)(rong)體經(jing)導(dao)流器(qi)(qi)到漿(jiang)料(liao)收集(ji)器(qi)(qi)的(de)澆注(zhu)過程(cheng)。
采用自孕(yun)育鑄造(zao)法可制備出組織(zhi)(zhi)良好的(de)適用于流變壓(ya)(ya)鑄的(de)半固(gu)(gu)態漿(jiang)料(liao)(liao)，無須對壓(ya)(ya)鑄機進(jin)行(xing)改進(jin)，解決了半固(gu)(gu)態漿(jiang)料(liao)(liao)的(de)保(bao)存和(he)輸(shu)送，縮短了工(gong)藝流程。半固(gu)(gu)態漿(jiang)料(liao)(liao)保(bao)溫時間和(he)保(bao)溫溫度對漿(jiang)料(liao)(liao)組織(zhi)(zhi)有(you)重要的(de)影響。保(bao)溫溫度為625℃、保(bao)溫時間為3～10min，可獲得晶(jing)粒(li)尺寸細小(xiao)、晶(jing)粒(li)圓整度較(jiao)高的(de)半固(gu)(gu)態漿(jiang)料(liao)(liao)組織(zhi)(zhi)，經(jing)流變壓(ya)(ya)鑄后的(de)晶(jing)粒(li)平均尺寸為72.5μm，在初生α(Al)內部沒有(you)夾裹液相。壓(ya)(ya)鑄時，模(mo)具預熱溫度250℃、壓(ya)(ya)射(she)充型速度在2m/s、增壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)力為150～180MPa、壓(ya)(ya)射(she)室溫度約450℃左(zuo)右(you)，經(jing)短時保(bao)溫后，2024鋁合金半固(gu)(gu)態漿(jiang)料(liao)(liao)能順利進(jin)行(xing)流變壓(ya)(ya)鑄。