超聲原位TiAl3-ZL101鋁基復(fù)合材料流變性能研究.pdf

1、二十世紀(jì)七十年代以來，半固態(tài)金屬成形技術(shù)作為一種凈終態(tài)成形技術(shù)受到了許多關(guān)注，尤其在鋁合金零件中有著廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)鑄造相比，半固態(tài)金屬成形技術(shù)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，比如操作簡單、節(jié)約能源、高效率等。目前，半固態(tài)漿料制備技術(shù)主要有以下幾種方法：機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法、傾斜冷卻板制備法、超聲振動(dòng)法等等。超聲振動(dòng)法作為近幾年新興的方法，有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：在超聲過程中不容易破壞熔體表面，這樣能使?jié){料組織更加圓整。
　　本文利用超聲原位的方法

2、制備了半固態(tài)TiAl3/ZL101鋁基復(fù)合材料，研究了不同超聲工藝參數(shù)對(duì)半固態(tài)漿料組織的影響，同時(shí)還測量了不同條件下半固態(tài)漿料組織的表觀粘度，結(jié)果表明：隨著超聲溫度的降低，初生α-Al相尺寸逐步變大，形貌有近球狀變?yōu)闄E圓狀、薔薇狀、樹枝狀。當(dāng)超聲時(shí)間增加時(shí)，初生α-Al顆粒尺寸先減小，后增大。隨著超聲功率的增加，初生α-Al相顆粒尺寸逐步減小，形狀系數(shù)增加。當(dāng)超聲溫度為608℃、超聲功率為1000 W、超聲時(shí)間為60 s時(shí)，獲得的半固態(tài)

3、漿料組織中的初生α-Al顆粒形貌較為理想，平均初生α-Al顆粒尺寸為62μm，形狀系數(shù)為0.8。半固態(tài)TiAl3/ZL101鋁基復(fù)合材料的表觀粘度隨著TiAl3體積分?jǐn)?shù)和固相分?jǐn)?shù)的增加而增加，隨著超聲功率的增加而減小。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)，建立了基于超聲振動(dòng)制備半固態(tài)TiAl3/ZL101鋁基復(fù)合材料的流變模型：此處公式省略：此外，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)得出的流變模型，在 VS2005平臺(tái)用 FORTRAN語言將Flow3D軟件進(jìn)行二次開發(fā)，將所得的

4、新模型鑲嵌到Flow3D軟件中來模擬半固態(tài)TiAl3/ZL101鋁基復(fù)合材料流變成形的過程，通過軟件模擬出零件在充型過程中溫度場、壓力場和表面缺陷的分布情況，同時(shí)為了優(yōu)化半固態(tài)成形工藝參數(shù)，選取澆注溫度、壓射速度和模具溫度三個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)果表明：半固態(tài)條件下零件的成形質(zhì)量優(yōu)于液態(tài)條件下零件的成形質(zhì)量，零件的速度場和壓力場在半固態(tài)條件下分布較為均勻。需要保持較高的澆注溫度和模具溫度才能保證半固態(tài)漿料的流動(dòng)性能，制備出質(zhì)量較好