含鐵過共晶鋁硅合金熔體的流變性能研究.pdf

1、半固態(tài)成形技術(shù)具有很多優(yōu)良的特點，特別是半固態(tài)加工成形的零件精度高、質(zhì)量好，能夠?qū)崿F(xiàn)近凈成形。因此，近年來成為研究熱點之一。它包括觸變成形和流變成形兩條工藝路線。隨著研究人員對半固態(tài)合金組織的形成機制深入的認(rèn)識，出現(xiàn)了一些新的流變成形方法并且正在取得突破性的進(jìn)展。在半固態(tài)流變成形過程中，要獲得合格的成形零件，必須嚴(yán)格、精確地控制漿料的流變性。表觀粘度是表征半固態(tài)金屬流變行為的一個極其重要的參數(shù)。Fe是Al-Si合金中的有害雜質(zhì)，形成的β

2、-Fe相會減小Al-Si合金的室溫力學(xué)性能。但是，隨著Fe的加入，鋁合金的硬度會有一定程度的提高，高溫力學(xué)性能也會有很大改善。添加一定的Mn可以改變鋁硅合金中鐵相的形貌，減小Fe常溫下的危害作用。目前，國內(nèi)外對富含F(xiàn)e的過共晶Al-Si合金表觀粘度的研究很少，Mn含量對含F(xiàn)e過共晶Al-Si合金表觀粘度影響的報道就更少了。因此，研究含F(xiàn)e的Al-Si合金的流變性能很有意義。
　　采用旋轉(zhuǎn)粘度儀對半固態(tài)Al-17Si-xFe(x=2

3、,3,4)的流變性能進(jìn)行了研究。測出了Al-17Si-xFe在液相線以上100℃、50℃和液相線以下10℃和40℃的定溫粘度，及連續(xù)冷卻過程中的粘度-溫度曲線。結(jié)果表明，Al-17Si-2Fe在上述定溫下的粘度分別為0.7451、0.7878、0.9224、1.0829 Pa·s，隨著溫度降低，粘度增大。當(dāng)Fe含量從2％增加到4％，Al-17Si-xFe的定溫粘度增大。但Fe含量較高時，在液相線以下40℃，隨著保溫時間的增加，鐵相的析出

4、和沉降也較嚴(yán)重，這在一定程度上會減小熔體的表觀粘度。隨著剪切時間的增加，Al-17Si-xFe合金熔體在液相線以下40℃的表觀粘度先減小后增大；在連續(xù)冷卻的過程中，隨著溫度的連續(xù)降低，熔體的固相率逐漸增大，熔體的表觀粘度隨之增大，但增加比較緩慢；當(dāng)溫度降低到固相線附近的時候，Al-17Si-xFe熔體表觀粘度會急劇增大。另外，在相同剪切速率下，達(dá)到相同的固相率時，冷卻速度越快，熔體表觀粘度就越大。
　　對半固態(tài)Al-17Si-2F

5、e-xMn(x=0,0.4,0.8)熔體表觀粘度進(jìn)行了研究，測量了合金熔體在690℃、680℃、670℃……620℃、610℃、600℃的粘度及表觀粘度。結(jié)果表明，Al-17Si-2Fe-0.8Mn在上述溫度下的粘度分別是0.9088、0.8733、0.8170……0.7779、0.8121 Pa·s。當(dāng)Mn含量從0增加到0.8％，粘度增大。Al-17Si-2Fe在640℃粘度突然增大，在630℃粘度降低，結(jié)合640和630℃的水淬金相

6、組織得出，Al-17Si-2Fe在640℃左右有鐵相析出，在630℃左右有鐵相沉積到坩堝底部；Al-17Si-2Fe-0.4Mn熔體在650℃左右有鐵相析出，在640℃左右有鐵相沉積到坩堝底部；Al-17Si-2Fe-0.8Mn熔體在690℃左右有鐵相析出，在670℃左右有鐵相沉積到坩堝底部。Mn的加入影響熔體中鐵相的形貌：當(dāng)Mn/Fe比為0時，熔體中鐵相主要是針片狀δ-Al4FeSi2；當(dāng)Mn/Fe比為0.2時，熔體中鐵相主要是短條狀