傾斜板振動作用下A356合金半固態(tài)成形.pdf

1、本文結(jié)合國內(nèi)外金屬半固態(tài)成形技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，改進和完善了振動傾斜板半固態(tài)漿料制備裝置，以A356合金為研究對象，分析了剪切和振動作用條件下傾斜板上的傳熱規(guī)律和組織的形成機理;研究了半固態(tài)制漿、流變軋制成形及熱處理工藝對組織和性能的影響，并進行了工藝優(yōu)化。主要工作和得到的結(jié)果如下：
　　(1)分析了傾斜板上半固態(tài)組織的形成機理，在傾斜板上主要由三種機制共同作用形成了非枝晶組織:①傾斜板大面積表面上的非均質(zhì)形核;②相對均勻的溫度

2、場和成分場內(nèi)部熔體整體爆發(fā)形核;③熔體流動剪切和傾斜板振動作用使得枝晶斷裂破碎。
　　(2)獲得了工藝條件（澆注溫度、傾斜角度、振動條件、冷卻強度等）對A356半固態(tài)合金漿料組織的影響規(guī)律:①傾斜板長度在100mm～600mm范圍內(nèi)，隨著長度的增加，半固態(tài)組織越來越細(xì)小且球化度越來越好。②在傾角為45°時，澆注溫度為630℃～680℃的范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的降低，獲得到的組織固相率提高，平均晶粒尺寸變小，晶粒圓整度變好，但澆注溫度

3、過低會削弱傾斜板的振動和剪切作用且熔體容易結(jié)殼，效果不佳;③隨著振動電壓的增大振幅增大后減小，振幅先增加后減小，隨著振幅的增加，組織逐漸變得細(xì)小均勻。振動頻率在0～80Hz范圍內(nèi)，隨著振動頻率的增大組織也逐漸變好，高于該頻率組織逐漸變差:④通入冷卻水可以增加傾斜板的冷卻強度，能夠有效的提高固相率和組織均勻性，晶粒更加細(xì)小。本實驗設(shè)備條件下A356合金半固態(tài)漿料制備最優(yōu)工藝為:傾斜板為帶有分流道的平直銅板、長度為600mm，澆注溫度640

4、～650℃，激振器振動電壓15V、振動頻率80Hz，傾斜板內(nèi)冷卻水流量為0.05 m3/min。
　　(3)改進了傳統(tǒng)鑄軋工藝，將傾斜板制漿方法與鑄軋成形相結(jié)合，成功制備出截面寬度200mm，厚度0.5～5mm的A356板帶，提高了A356合金的塑性。本實驗條件下A356合金板帶的最佳成形工藝為:澆注溫度在650～660℃，輥縫大小為0.8mm，工作輥線速度為0.074m·s-1，傾斜板振動電壓15V、振動頻率80Hz。獲得的板帶

5、熱處理前的力學(xué)性能為:抗拉強度248MPa，延伸率9.1％，硬度為83HV，優(yōu)于鑄造傳統(tǒng)鑄造產(chǎn)品的力學(xué)性能。
　　(4)對A356合金板帶進行了固溶和時效處理，獲得了組織和性能良好的A356合金板帶。其綜合力學(xué)性能為:抗拉強度265Mpa，延伸率16.5％。分析了熱處理對A356合金板帶性能的影響:固溶溫度為535℃和550℃時，隨著固溶時間的延長，抗拉強度、延伸率和硬度都先升高后降低，分別在4.5h和3h時達(dá)到最優(yōu)值。經(jīng)535℃

6、×4.5h處理后的力學(xué)性能為:抗拉強度252Mpa，延伸率18％，硬度88HV;經(jīng)550℃×3h固溶處理后的板帶力學(xué)性能為:抗拉強度260MPa，延伸率14.8％，硬度92HV。535℃×4.5h固溶處理后的試樣再分別進行135℃和150℃時效處理，試樣的綜合力學(xué)性能分別在5h和2h達(dá)到較好的配合值，分別為抗拉強度265Mpa，延伸率16.5％和抗拉強度260Mpa，延伸率15.1％。在最佳固溶和時效處理工藝條件下，拉伸試樣斷口中的韌窩