D01:10.13374j.ism100103x2006.07.008 第28卷第7期 北京科技大学学报 Vol.28 Na 7 2006年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jul.2006 流变压铸工艺参数对半固态A356铝合金 充填性的影响 白月龙毛卫民高松福李强 北京科技大学材料科学与工程学院。北京100083 摘要研究了半固态A356铝合金浆料的成形温度、压射比压和压射冲头速度对半固态A356铝 合金流变压铸充填性的影响.实验结果表明：较高的半固态A356铝合金浆料的成形温度有利于 获得良好的充填性.压射比压和压射冲头速度对半固态A356铝合金浆料充填性也具有较大的影 响.在本实验条件下，压射冲头速度越大或压射比压越大，充填性越好.试片的壁厚对半固态 A356铝合金浆料的充填性影响较大，试片壁厚越大，越容易充填.此外，采用低过热度浇注和弱电 磁搅拌技术制备的A356铝合金浆料和流变压铸试片的组织分布很均匀，有利于获得优质的半固 态压铸件。 关键词A356铝合金：半固态加工；流变压铸：充填性 分类号TG249.2 半固态金属成形技术作为一门新型的成形技 其余为AL.该铝合金的理论液相线温度为615 术多年来一直倍受青睐，许多国家都投入大量的 ℃固相线温度为577℃. 人力和物力对该技术进行了研究1，并取得了 实验采用的压铸型结构如图1所示，压铸试 很大进展，其中触变成形技术已获得了一定规模 件为4片115mm×18mm,厚度分别为10,5， 的应用5.半固态触变成形技术存在的不足之 25,1.25mm的试片和两根(10mm×115mm的 处有：工艺流程较长；制备专用坯料时需要增加 圆棒。 40%的额外成本；重熔加热半固态坯料时，容易造 成坯料表面的严重氧化和流汤，因而液相分数也 不能太高：成形之后的余料不能快速回用等。而 半固态金属流变成形技术却具有工艺流程短、能 耗低、成形之后的余料和废件可以立即回用等优 点，目前己成为金属半固态加工技术的研究热 点91？.本文初步探讨了流变压铸工艺参数对半 固态A356铝合金浆料充填性的影响及组织分布 特点. 图1压铸型结构示意图 1 实验方法 Fig.I Schematic diagram of the die-casting 为了简化半固态浆料的制备工艺，便于操作， 实验所选材料为A356铝合金，其化学成分 (质量分数)：Si7.49%,Mg0.46%,Fe0.16% 本实验采用低过热度浇注同时施以弱电磁搅拌的 方法制备半固态A356铝合金浆料13-，制备后 的半固态A356铝合金浆料经过感应均热，然后 收稿日期：2005-04-06修回日期：2005-10-25 基金项目：国家重点基础研究发展规划“9叨3”项目(No. 将半固态A356铝合金浆料送入压铸机的压射室 G2000067202-3),国家“863”计划项目(Na.G2002AA336080)和 进行流变成形. 国家自然科学基金资助项目(Na50374012) 实验中为了探讨半固态A356铝合金浆料的 作者简介：白月龙(1976一)，男，博士研究生：毛卫民(1958一)， 压铸充填规律及组织分布特点，调整了不同的压 男.教授博士 射比压与压射冲头速度并研究了浆料成形温度对
流变压铸工艺参数对半固态 A356 铝合金 充填性的影响 白月龙 毛卫民 高松福 李 强 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 研究了半固态 A356 铝合金浆料的成形温度、压射比压和压射冲头速度对半固态 A356 铝 合金流变压铸充填性的影响.实验结果表明:较高的半固态 A356 铝合金浆料的成形温度有利于 获得良好的充填性.压射比压和压射冲头速度对半固态A356 铝合金浆料充填性也具有较大的影 响.在本实验条件下, 压射冲头速度越大或压射比压越大, 充填性越好.试片的壁厚对半固态 A356 铝合金浆料的充填性影响较大, 试片壁厚越大, 越容易充填.此外, 采用低过热度浇注和弱电 磁搅拌技术制备的 A356 铝合金浆料和流变压铸试片的组织分布很均匀, 有利于获得优质的半固 态压铸件. 关键词 A356 铝合金;半固态加工;流变压铸;充填性 分类号 TG 249.2 收稿日期:2005 04 06 修回日期:2005 10 25 基金 项目:国家 重点 基础 研究 发展 规划 “ 973 ” 项目(No . G2000067202-3), 国家“ 863”计划项目(No.G2002AA336080)和 国家自然科学基金资助项目(No.50374012) 作者简介:白月龙(1976—), 男, 博士研究生;毛卫民(1958—), 男, 教授, 博士 半固态金属成形技术作为一门新型的成形技 术多年来一直倍受青睐 ,许多国家都投入大量的 人力和物力对该技术进行了研究[ 1 4] , 并取得了 很大进展, 其中触变成形技术已获得了一定规模 的应用[ 5 8] .半固态触变成形技术存在的不足之 处有 :工艺流程较长 ;制备专用坯料时需要增加 40 %的额外成本 ;重熔加热半固态坯料时,容易造 成坯料表面的严重氧化和流汤, 因而液相分数也 不能太高;成形之后的余料不能快速回用等 .而 半固态金属流变成形技术却具有工艺流程短、能 耗低、成形之后的余料和废件可以立即回用等优 点, 目前已成为金属半固态加工技术的研究热 点[ 9 12] .本文初步探讨了流变压铸工艺参数对半 固态 A356 铝合金浆料充填性的影响及组织分布 特点 . 1 实验方法 实验所选材料为 A356 铝合金, 其化学成分 (质量分数):Si 7.49 %, Mg 0.46 %, Fe 0.16 %, 其余为 Al .该铝合金的理论液相线温度为 615 ℃,固相线温度为 577 ℃. 实验采用的压铸型结构如图 1 所示 ,压铸试 件为 4 片 115 mm ×18 mm , 厚度分别为 10 , 5 , 2.5 , 1.25 mm 的试片和两根(10 mm ×115 mm 的 圆棒 . 图 1 压铸型结构示意图 Fig.1 Schematic diagram of the die-casting 为了简化半固态浆料的制备工艺, 便于操作, 本实验采用低过热度浇注同时施以弱电磁搅拌的 方法制备半固态 A356 铝合金浆料[ 13 15] , 制备后 的半固态 A356 铝合金浆料经过感应均热, 然后 将半固态 A356 铝合金浆料送入压铸机的压射室 进行流变成形 . 实验中为了探讨半固态 A356 铝合金浆料的 压铸充填规律及组织分布特点, 调整了不同的压 射比压与压射冲头速度并研究了浆料成形温度对 第 28 卷 第 7 期 2006 年 7 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .28 No.7 Jul.2006 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2006.07.008
。646 北京科技大学学报 2006年第7期 充填规律的影响.实验选用的压射比压为10~25 MPa:压射冲头速度为0.024~0120m°s1:浆料 2实验结果与讨论 成形温度为585~591℃压铸型预热温度为120 2.1实验制备的半固态A356铝合金浆料的组 ℃压射室预热温度为280℃. 织分布 在分析研究半固态A356铝合金浆料成形温 浆料的制备是流变成形技术的关键环节之 度、压射比压和压射冲头速度对充填性影响的基 一，浆料的组织分布和初生相的形貌对获得优质 础上，从实验成形试片的不同部位截取金相试样， 的半固态铸件有着很大的影响.图2是在浇注温 然后利用光学显微镜观察、比较与分析显微组织， 度为630℃，浇注高度为40mm的浇注条件下制 研究其组织分布特点， 备的半固态A356铝合金浆料的组织. 图2半固态浆料心部组织.(a)浆料顶部中心部位组织：(b)浆料中部中心部位组织：(c)浆料底部中心部位组织 Fig.2 Center microstructures of the ingpts (a)center microstructure at the bottom of the slurry:(b)center microstructure at the mid- dle of the slurry:(c)center microstructure at the top of the slurry 从图中可以看出：采用低过热度浇注同时施 不同对A356铝合金浆料的充填性有明显的影 以弱电磁搅拌的方法制备的半固态A356铝合金 响.从图3可以看出：当A356合金浆料的成形温 浆料的组织分布均匀，初生α一A!呈椭球状或粒 130m 状：冷却速度的不同和浇注时浆料相对浇注高度 120M 110- 的不同，导致浆料的顶、中、低部组织有一定的差 100 --10mm ◆-5mm 别：由于收集坩埚的激冷作用，浆料底部组织初生 80 -2.5mm 1.25mm a一AI较为细小，但存在少量的树枝晶：顶部组织 因浇注高度相对较低，收集坩埚冷却速度相对较 慢而且搅拌时间相对短，导致晶粒稍大.从浆料 4 的整体来看，所制备的A356铝合金浆料的组织 20 58558658758858959057 分布较为均匀，可以满足生产实际的需要， 成形温度℃ 2.2浆料的成形温度对流变压铸充填性的影响 图3成形温度对不同厚度试片充填长度的影响 浆料的成形温度是指浆料进行压铸成形时的 Fig.3 Effect of the semisolid slurry temperature of A356 alloy 温度，本实验对浆料在不同成形温度下的充填性 on the filling length of different thickness test pieces 进行了研究.图3是压射比压为20MPa,压射冲 头速度为0.096ms的实验条件下，浆料的成形 度在585℃时，10mm和5mm厚的试片己经充 温度对不同厚度试片充填长度的影响. 满，而25mm和1.25mm厚的试片只充填了一 从图3可以看出，虽然试片的厚度不同，但试 部分：即使将A356合金浆料的成形温度提高到 片的充填长度随浆料成形温度的变化趋势是一致 591℃25mm和1.25mm厚的试片仍然只有部 的.也就是说，随着A356铝合金浆料成形温度的 分充填.这可能是由于铸件充填过程中模具浇道 提高，试片的充填长度增加，成形温度越高，充填 设置不合理造成的.对于10mm和5mm厚的试 长度越长.这是因为成形温度越高，浆料的固相 片而言，其内浇口的厚度也为10mm和5mm,内 分数越小，表观粘度越小，因此半固态A356铝合 浇口面积相对较大，充填阻力较小.而对于2.5 金浆料越容易流动，充填性也就越好. mm和1.25mm厚的试片而言，其内浇口的厚度 即使在相同的成形工艺条件下，试片厚度的 分别为2.5mm和1.25mm,内浇口面积相对较
充填规律的影响.实验选用的压射比压为10 ～ 25 M Pa ;压射冲头速度为 0.024 ～ 0.120 m·s -1 ;浆料 成形温度为 585 ～ 591 ℃, 压铸型预热温度为 120 ℃,压射室预热温度为 280 ℃. 在分析研究半固态 A356 铝合金浆料成形温 度、压射比压和压射冲头速度对充填性影响的基 础上 ,从实验成形试片的不同部位截取金相试样, 然后利用光学显微镜观察 、比较与分析显微组织, 研究其组织分布特点 . 2 实验结果与讨论 2.1 实验制备的半固态 A356 铝合金浆料的组 织分布 浆料的制备是流变成形技术的关键环节之 一,浆料的组织分布和初生相的形貌对获得优质 的半固态铸件有着很大的影响 .图 2 是在浇注温 度为 630 ℃,浇注高度为 40 mm 的浇注条件下制 备的半固态A356 铝合金浆料的组织. 图 2 半固态浆料心部组织.(a)浆料顶部中心部位组织;(b)浆料中部中心部位组织;(c)浆料底部中心部位组织 Fig.2 Center microstructures of the ingots:(a)center microstructure at the bottom of the slurry;(b)center microstructure at the middl e of the slurry;(c)center microstructure at the top of the slurry 从图中可以看出 :采用低过热度浇注同时施 以弱电磁搅拌的方法制备的半固态 A356 铝合金 浆料的组织分布均匀, 初生 α-Al 呈椭球状或粒 状;冷却速度的不同和浇注时浆料相对浇注高度 的不同, 导致浆料的顶、中、低部组织有一定的差 别;由于收集坩埚的激冷作用 ,浆料底部组织初生 α-Al 较为细小 ,但存在少量的树枝晶 ;顶部组织 因浇注高度相对较低 , 收集坩埚冷却速度相对较 慢而且搅拌时间相对短, 导致晶粒稍大.从浆料 的整体来看, 所制备的 A356 铝合金浆料的组织 分布较为均匀, 可以满足生产实际的需要. 2.2 浆料的成形温度对流变压铸充填性的影响 浆料的成形温度是指浆料进行压铸成形时的 温度, 本实验对浆料在不同成形温度下的充填性 进行了研究.图 3 是压射比压为 20 MPa , 压射冲 头速度为 0.096m·s -1的实验条件下,浆料的成形 温度对不同厚度试片充填长度的影响. 从图 3 可以看出 ,虽然试片的厚度不同, 但试 片的充填长度随浆料成形温度的变化趋势是一致 的.也就是说 ,随着 A356 铝合金浆料成形温度的 提高 ,试片的充填长度增加 ,成形温度越高 ,充填 长度越长.这是因为成形温度越高 , 浆料的固相 分数越小 ,表观粘度越小, 因此半固态 A356 铝合 金浆料越容易流动, 充填性也就越好. 即使在相同的成形工艺条件下 ,试片厚度的 不同对 A356 铝合金浆料的充填性有明显的影 响.从图 3 可以看出:当 A356 合金浆料的成形温 图 3 成形温度对不同厚度试片充填长度的影响 Fig.3 Effect of the semi-solid slurry temperature of A356 alloy on the filling length of different thickness test pieces 度在 585 ℃时, 10 mm 和 5 mm 厚的试片已经充 满,而 2.5 mm 和 1.25 mm 厚的试片只充填了一 部分;即使将 A356 合金浆料的成形温度提高到 591 ℃, 2.5 mm 和 1.25 mm 厚的试片仍然只有部 分充填.这可能是由于铸件充填过程中模具浇道 设置不合理造成的.对于 10 mm 和 5 mm 厚的试 片而言,其内浇口的厚度也为 10 mm 和 5 mm ,内 浇口面积相对较大 , 充填阻力较小.而对于 2.5 mm 和 1.25 mm 厚的试片而言 ,其内浇口的厚度 分别为 2.5 mm 和 1.25 mm , 内浇口面积相对较 · 646 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 7 期
Vol.28 No.7 白月龙等：流变压铸工艺参数对半固态A356铝合金充填性的影响 ·647。 小，充填阻力较大.这样会导致在充填过程中优 2.4压射冲头速度对充填性的影响 先对10mm和5mm厚的试片充填，然后再对2.5 实验中的压射冲头速度是指半固态A356铝 mm和1.25mm厚的试片进行充填这时厚度为 合金浆料充填时冲头的运动速度.图5所示为在 2.5mm和1.25mm的试片的浇口己部分凝固， 压射比压为20MPa,浆料成形温度为585℃的实 此外还有充填过程中模具对半固态A356铝合金 验条件下，压射冲头速度对不同厚度的试片充填 浆料的急冷作用，这几种因素综合在一起会造成 长度的影响. 薄壁试片的充填能力大大下降，流动阻力增加，从 120r 而导致充填长度不足. 1I0 100 2.3压射比压对流变压铸充填性的影响 8 -10mm 压射比压是指压射室内半固态A356铝合金 0 5 mm 60 女2.5mm 浆料所受的单位面积上的静压力，是半固态铝合 50 -1.25 mm 金压铸的最重要的工艺参数之一.图4所示为在 3 压射冲头速度为0.096ms,浆料成形温度为 2 10 585℃的实验条件下，压射比压对不同厚度的试 0.020.040.060.080.100.i2 片充填长度的影响. 压射头速度m·s) 120 图5压射冲头速度对不同厚度试片充填长度的影响 100 Fig.5 Effect of piston velocity on the flow length of different thickness sample pieces -鲁-10mm ◆5mm -2.5mm 从图5中可以看出，无论是厚度为10mm和 -1.25mm 40 5mm的试片，还是厚度为2.5mm和1.25mm的 试片，随着压射冲头速度的增加，试片的充填长度 20 在增加.这种现象产生的原因是随着压射冲头速 0%10214161820222426 k射比kMPa 度的提高，充填时间缩短，半固态浆料的温度下降 减慢，从而降低了半固态浆料凝固的可能性，使半 图4压射比压对不同厚度试片充填长度的影响 固态A356铝合金浆料在相对较高的温度下充 Fig.4 Effect of inject pressure on the flow length of different 填因此充填长度较长，充填性好. thickness sample pieces 此外，对于不同厚度的试片，即使压射冲头速 从图4可以看出，无论是对于厚度为10,5 度相同，其充填性能也相差很大.相比较而言，10 mm的试片，还是厚度为2.5,1.25mm的试片，随 mm和5mm厚的试片比25mm和L.25mm的 着压射比压的增大，试片的充填长度在增加.这 充填长度长，充填性好.在压射冲头速度大于 是由于压射比压的增加会增加半固态A356合金 0072ms的情况下，10mm和5mm厚的试片 浆料的流动动力，使半固态A356铝合金浆料有 充填完好；在压射冲头速度小于0.072ms1的情 较大的动力来克服充填过程中遇到的阻力，这样 况下充填不足.对于2.5mm和1.25mm的试片 充填长度就会增加，充填性也就越好. 而言，即使将压射冲头速度增加到0.120m1试 试片的厚度也对充填性的影响较大，对于不 片充填仍然不足，充填性差.出现此现象也与模 同厚度的试片而言，压射比压对充填性的影响也 具浇道的设计不合理有很大关系. 不同.对10mm厚度的试片而言，在压射比压小 2.5流变压铸试片的组织分布规律 于15MPa的情况下，充填不足；而当压射比压超 流变压铸试片的组织分布对半固态压铸件的 过15MPa,试片充填完好.对5mm厚度的试片 力学性能影响较大.分布均匀的球状初生一A1 而言，在压射比压小于20MPa的情况下，充填不 是获得良好力学性能的关键因素之一. 足：而当压射比压超过20MPa时则试片充填完 图6所示是从不同厚度的压铸试片中心部位 好.但是对于2.5mm和1.25mm的试片而言，即 截取的金相显微组织.从中可以看出，虽然试片 使压射比压达到25MPa也充填不足，这种现象的 厚度不同，但是试片组织中的球状初生a一A!大小 产生原因也与模具浇道设置不合理有关. 无明显差别，分布也很均匀.说明在充填过程中
小, 充填阻力较大.这样会导致在充填过程中优 先对 10 mm 和5 mm 厚的试片充填 ,然后再对 2.5 mm 和 1.25 mm 厚的试片进行充填, 这时厚度为 2.5mm 和 1.25 mm 的试片的浇口已部分凝固, 此外还有充填过程中模具对半固态 A356 铝合金 浆料的急冷作用 ,这几种因素综合在一起,会造成 薄壁试片的充填能力大大下降 ,流动阻力增加 ,从 而导致充填长度不足 . 2.3 压射比压对流变压铸充填性的影响 压射比压是指压射室内半固态 A356 铝合金 浆料所受的单位面积上的静压力, 是半固态铝合 金压铸的最重要的工艺参数之一 .图 4 所示为在 压射冲头速度为 0.096 m·s -1 , 浆料成形温度为 585 ℃的实验条件下 , 压射比压对不同厚度的试 片充填长度的影响. 图 4 压射比压对不同厚度试片充填长度的影响 Fig.4 Effect of inject pressure on the flow length of different thickness sampl e pieces 从图 4 可以看出 , 无论是对于厚度为 10 , 5 mm 的试片 ,还是厚度为 2.5 , 1.25 mm 的试片,随 着压射比压的增大 , 试片的充填长度在增加 .这 是由于压射比压的增加会增加半固态 A356 合金 浆料的流动动力, 使半固态 A356 铝合金浆料有 较大的动力来克服充填过程中遇到的阻力 ,这样 充填长度就会增加, 充填性也就越好. 试片的厚度也对充填性的影响较大, 对于不 同厚度的试片而言 , 压射比压对充填性的影响也 不同.对 10 mm 厚度的试片而言, 在压射比压小 于 15 MPa 的情况下, 充填不足;而当压射比压超 过15 M Pa , 试片充填完好 .对 5 mm 厚度的试片 而言, 在压射比压小于 20 M Pa 的情况下 ,充填不 足;而当压射比压超过 20 MPa 时则试片充填完 好.但是对于2.5mm 和 1.25 mm 的试片而言 ,即 使压射比压达到25 MPa 也充填不足,这种现象的 产生原因也与模具浇道设置不合理有关 . 2.4 压射冲头速度对充填性的影响 实验中的压射冲头速度是指半固态 A356 铝 合金浆料充填时冲头的运动速度 .图 5 所示为在 压射比压为 20 MPa ,浆料成形温度为 585 ℃的实 验条件下, 压射冲头速度对不同厚度的试片充填 长度的影响. 图 5 压射冲头速度对不同厚度试片充填长度的影响 Fig.5 Effect of piston velocity on the flow length of different thickness sampl e pieces 从图 5 中可以看出, 无论是厚度为 10 mm 和 5 mm 的试片 ,还是厚度为 2.5 mm 和 1.25 mm 的 试片 ,随着压射冲头速度的增加,试片的充填长度 在增加.这种现象产生的原因是随着压射冲头速 度的提高 ,充填时间缩短 ,半固态浆料的温度下降 减慢 ,从而降低了半固态浆料凝固的可能性 ,使半 固态 A356 铝合金浆料在相对较高的温度下充 填,因此充填长度较长,充填性好. 此外 ,对于不同厚度的试片,即使压射冲头速 度相同 ,其充填性能也相差很大.相比较而言 , 10 mm 和 5 mm 厚的试片比 2.5 mm 和 1.25 mm 的 充填长度长, 充填性好 .在压射冲头速度大于 0.072m·s -1的情况下, 10 mm 和 5 mm 厚的试片 充填完好 ;在压射冲头速度小于0.072 m·s -1的情 况下充填不足 .对于 2.5 mm 和 1.25 mm 的试片 而言 ,即使将压射冲头速度增加到 0.120m·s -1试 片充填仍然不足 , 充填性差 .出现此现象也与模 具浇道的设计不合理有很大关系. 2.5 流变压铸试片的组织分布规律 流变压铸试片的组织分布对半固态压铸件的 力学性能影响较大.分布均匀的球状初生 α-Al 是获得良好力学性能的关键因素之一. 图 6 所示是从不同厚度的压铸试片中心部位 截取的金相显微组织 .从中可以看出 , 虽然试片 厚度不同 ,但是试片组织中的球状初生α-Al 大小 无明显差别, 分布也很均匀 .说明在充填过程中 Vol.28 No.7 白月龙等:流变压铸工艺参数对半固态 A356 铝合金充填性的影响 · 647 ·
。648 北京科技大学学报 2006年第7期 浆料流动平稳，没有明显的液固相偏析现象，这对 成形优质的压铸件极为有利. 200血 图6不同壁厚试片中心部位的显微组织.(a)10mm(b)5mm(c)2.5mm(d)1.25mm Fig 6 Center microstructures of different-thickness sample pieces:(a)10mm (b)5mm (c)2 5 mm:(d)1.25mm USA //Proceeding of the 4th International Conference on the 3结论 Processing of Semi-Sold Alloys and Composite.The Univers- ty of Sheffield.1996:251 (1)成形温度对半固态A356铝合金浆料的 [6 Kyonka C.Status of semi-solid metalworking at Alumax 充填性有明显的影响，较高的成形温度有利于获 Proceeding of the 4th Intemational Conference on the Proces 得良好的充填性. ing of SemiSolid Alloys and Composite.The University of (2)压射比压和压射冲头速度对A356铝合 Sheffield.1996:256 金浆料的充填性影响较大，较高的压射比压和压 [7 Sahm P R.SSM in Eumpe //Proceeding of the 5th Intema- 射冲头速度有利于半固态A356铝合金获得良好 tional Conference on the Pmcessing of Semi-Solid Alloys and 的充填性.在本实验条件下，压射比压越大，充填 Composite.Golden.1998 【习Shibata R.SSM actives in Japan∥Proceeding of the5thlr 性越好：压射冲头速度越大，充填性越好 ternational Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys (3)试片的壁厚也对半固态A356铝合金浆 and Composite.Golden 1998:199 料的充填性影响较大.试片壁厚越大，越容易充 [9 Fan Z JiS.Bevis M J.Tw in-screw rheomolding-a new se- 填，充填性越好：而试片壁厚越小，越不容易充填 mi-solid pmocessing technology /Chiametta G L Rosso M. 充填性越差. Proceeding of the 6th Internat ional Conference on Semi-Solid Processing of Alloys and Compositions.Turin:Materials Sci- (4)采用低过热度和弱电磁搅拌技术制备的 ence and Chemical Engineering Department.Politecnico DI 半固态A356铝合金浆料和流变压铸试片的组织 Torinos,2000.61 分布很均匀，这有利于获得优质的半固态压铸件. [10]Potzinger R.Kaufmann H.Uggowitzer P J.Magresium new rheocasting-a novel approach to high qulity magne- 参考文献 siunr castings /Chiametta G L.Rosso M.Proceding of [1]Flemings M C.Behavior of metal alloys in the semisolid state. the 6th Internat ional Conference on Semi-Solid Processing of Metall Trans 1991.2A(5):957 Alloys and Com positions.Turin:Materials Science and [2]Spencer D B M ehrabian R.Femings M C.Rheological be- Chemical Engineering Department Politeenico DI Torino. havior of Sn?15%Pb in the crystallizat ion range.Metall 2000.85 Tans1972,3(7):1925 11]Tausig G.Xia K.Rheocasting and semi-solid foming of a 3]Flemings M C Mehrabian R.Casting semi-solid metals AFS usually wmought aluminum alloy /Proceeding of the 4th I Tans1973,81:81 ternational Conference on the Processing of Semi-Sold Alloys 【鸟毛卫民.半固态金属成形技术.北京：机械工业出版社. and Composite.The University of Sheffield.1996:290 2004 【12毛卫民，钟学友.凝固条件对AISigMg合金半固态加热时 [5]Midson S P.The commercial status of semi-solid casting in the 组织的影响.北京科技大学学报，199820(3)：253
浆料流动平稳, 没有明显的液固相偏析现象, 这对 成形优质的压铸件极为有利. 图 6 不同壁厚试片中心部位的显微组织.(a)10 mm;(b)5 mm;(c)2.5 mm;(d)1.25 mm Fig.6 Center mi crostructures of different-thickness sample pieces:(a)10 mm;(b)5 mm;(c)2.5 mm;(d)1.25 mm 3 结论 (1)成形温度对半固态 A356 铝合金浆料的 充填性有明显的影响 , 较高的成形温度有利于获 得良好的充填性 . (2)压射比压和压射冲头速度对 A356 铝合 金浆料的充填性影响较大 ,较高的压射比压和压 射冲头速度有利于半固态 A356 铝合金获得良好 的充填性 .在本实验条件下, 压射比压越大, 充填 性越好;压射冲头速度越大,充填性越好 . (3)试片的壁厚也对半固态 A356 铝合金浆 料的充填性影响较大 .试片壁厚越大 , 越容易充 填,充填性越好 ;而试片壁厚越小, 越不容易充填, 充填性越差. (4)采用低过热度和弱电磁搅拌技术制备的 半固态A356 铝合金浆料和流变压铸试片的组织 分布很均匀,这有利于获得优质的半固态压铸件. 参 考 文 献 [ 1] Flemings M C .Behavior of metal alloys in the semi-solid state . Metall Trans, 1991 , 22A(5):957 [ 2] S pencer D B, M ehrabian R, Flemings M C .Rheological behavior of Sn ? 15%Pb in the cryst allization range.Metall Trans, 1972 , 3(7):1925 [ 3] Flemings M C , Mehrabian R.Casting semi-solid metals.AFS Trans, 1973 , 81:81 [ 4] 毛卫民.半固态金属成形技术.北京:机械工业出版社, 2004 [ 5] Midson S P .The commercial st atus of semi-solid casting in the USA ∥Proceeding of the 4th International Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys and Composit e.The Universit y of Sheffield , 1996:251 [ 6] Kyonka C .St atus of semi-solid met alw orking at Alumax ∥ Proceeding of the 4th International Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys and Composite.The University of S heffield , 1996:256 [ 7] Sahm P R.SSM in Eu rope ∥Proceeding of the 5th Int ernational Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys and Composit e.Golden , 1998 [ 8] S hibata R.SSM actives in Japan ∥Proceeding of the 5th Int ernational Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys and Composit e.Golden , 1998:199 [ 9] Fan Z, Ji S , Bevis M J.Tw in-screw rheomolding —a new semi-solid processing technology ∥ Chiarmett a G L, Rosso M . Proceeding of the 6th Int ernational Conf erence on Semi-Solid Processing of Alloys and Compositions.Turin:Mat erials Science and Chemical Engineering Department , Polit ecnico DI Torino , 2000:61 [ 10] Potzinger R, Kaufmann H , Uggow itzer P J.Magnesium new rheocasting —a novel approach to high quality magnesium-castings ∥ Chiarmett a G L , Rosso M .Proceeding of the 6th Int ernational Conference on Semi-Solid Processing of Alloys and Com positions.Turin:Materials S cience and Chemical Engineering Department, Politecni co DI T orino , 2000:85 [ 11] Tausig G , Xia K .Rheocasting and semi-solid f orming of a usually w rought aluminum alloy ∥Proceeding of the 4th Int ernational Conference on the Processing of Semi-Solid Alloys and Composit e.The University of S heffield , 1996:290 [ 12] 毛卫民, 钟学友.凝固条件对 AlSi 7Mg 合金半固态加热时 组织的影响.北京科技大学学报, 1998 , 20(3):253 · 648 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 7 期
Vol.28 No.7 白月龙等：流变压铸工艺参数对半固态A356铝合金充填性的影响 649。 【1可毛卫民，赵爱民。崔成林.球状初晶半固态金属浆料或连 金浆料直接成形方法及装置：中国专利，02104349.3. 铸坯料的制备方法及装置：中国专利00109540.4.2000 2002-03-01 -07-03 [1习毛卫民，杨继莲赵爱民等.浇注温度对AIS,Mg合金半 [14 毛卫民，赵爱民。崔成林。球状初品半固态金属浆料或合 固态组织的影响.北京科技大学学报.2001,23(1)：38 Effect of technological parameters on filling behavior of semi-solid A356 alloy by rheocasting BAI Yuelong,MAO Weim in,GAO Songfu,LI Qiang Materials Science and Engineering School University of Science and Techmology Beijing Beijing 100083.Chima ABSTRACT The effect of forming temperature injection pressure and piston velocity on the filling ability of semi-solid A356 aluminum alloy slurry were investigated.It is shown that a higher forming temperature helps to the good filling ability,and injection pressure and piston velocity have important effect on the fill- ing ability.The higher the injection pressure,or the higher the piston velocity,the better the filling ability is.Besides the thickness of a sample piece has great effect on the filling ability,and the thicker the sample piece,the better the filling ability.The results also show that the microstructure dist ribution of A356 semi- solid alloy is homogeneous,which is helpful to high quality castings. KEY WORDS A356 aluminum alloy;semi-solid processing:rheocasting;filling behavior
[ 13] 毛卫民, 赵爱民, 崔成林.球状初晶半固态金属浆料或连 铸坯料的制备方法及装置:中国专利, 00109540.4.2000 -07-03 [ 14] 毛卫民, 赵爱民, 崔成林.球状初晶半固态金属浆料或合 金浆料直接成形方法及装置:中国专利, 02104349.3. 2002-03-01 [ 15] 毛卫民, 杨继莲, 赵爱民, 等.浇注温度对 AlSi 7Mg 合金半 固态组织的影响.北京科技大学学报, 2001 , 23(1):38 Effect of technological parameters on filling behavior of semi-solid A356 alloy by rheocasting B AI Y uelong , MAO Weimin , GAO Songfu , LI Qiang Materials S cience and Engineering S chool, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083 , C hina ABSTRACT The effect of forming temperature , injection pressure and piston velocity on the filling ability of semi-solid A356 aluminum alloy slurry were investigated .It is shown that a hig her forming temperature helps to the good filling ability , and injection pressure and piston velocity have impo rtant effect on the filling ability .The higher the injectio n pressure , or the higher the piston velocity , the better the filling ability is .Besides the thickness of a sample piece has great effect on the filling ability , and the thicker the sample piece , the better the filling ability .The results also show that the microstructure distribution of A356 semisolid alloy is homogeneous, w hich is helpful to high quality castings . KEY WORDS A356 aluminum alloy ;semi-solid processing ;rheocasting ;filling behavior Vol.28 No.7 白月龙等:流变压铸工艺参数对半固态 A356 铝合金充填性的影响 · 649 ·
