D0I:10.13374/i.issn1001053x.2002.05.009 第24卷第5期 北京科技大学学报 VoL.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 60 Si2Mn半固态非枝晶组织特征与触变性能 杨卯生赵爱民毛卫民高军芳 钟雪友 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要利用自制高熔点半固态试样制备装置，对60Si,Mn半固态试样非枝晶组织以及影响 因素进行了试验研究.结果表明：60SiM半固态显微组织结构的特点为近球形先析出相均匀 分布于残余液相.搅拌工艺制度、搅拌功率与搅拌时间对凝固初生相形态影响显著，采取降温 搅拌方式，较大搅拌功率和搅拌时间，初生组织得到了充分的细化和均匀的球化.60SiM非枝 晶组织形态是影响剪切变稀触变性能的主要因素 关键词60Si,Mm;非枝晶组织；触变性能 分类号TG249.9 相比传统铸造、锻造以及粉末冶金等成形 方法，半固态成形技术由于其非枝晶组织而具 出气 有的剪切变稀的触变特性而得到国内外研究者 广泛的关注与青睐，并在汽车、电子等部件生产 领域获得了应用.目前，人们对低熔点材料半 固态组织演变及其对触变性能影响进行了试验 研究，一些成果已经用于合金成形的控制之 mm 中，而高熔点材料半固态研究尚处于探索阶段. 本文利用高熔点材料半固态试验装置，通 过对60Si,Mn初生相组织形态水淬金相的观测， 分析搅拌功率、时间和搅拌方式对组织形态的 影响，以及半固态触变特性及其成因 1试验装置与方法 氢氨气 1.1试验装置 1热电偶 2钼丝加热3刚玉坩埚 4复合保温5搅拌器6循环水套 试验装置如图1所示.它由电源、电磁搅拌 图1试验装置示意图 系统、加热系统、复合保温系统、氢氮气和水冷 Fig.1 Schematic diagram of expermental apparatus 却保护系统、测温装置以及控温系统组成，集加 500 热保温和电磁搅拌为一体.整个试验过程采用 400 氢气与氮气保护加热钼丝，氩气保护金属熔体 300 表面，702温控仪控制炉温，炉温能达到(1600 200 ±4)℃.经测定在流变器高度方向存在40mm左 图 100 右的均匀磁场如图2，能够满足试验试样制备 0 要求. 150 250350 450550 轴向距离S/mm 收稿日期20010706杨卯生男，37岁，副教授，博士 图2磁场分布 *国家自然科学基金资助项目No.59995440) Fig.2 Distribution of the magnetic field intensity
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 半 固态非枝晶组织特征与触变性能 杨 卯生 赵爱 民 毛卫 民 高军芳 钟雪友 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 摘 要 利 用 自制高熔点半 固态试样制备装置 ， 对 半 固态试样非枝 晶组织 以及影响 因素进行 了试验研究 结果 表 明 半 固态显微组织结构 的特点为近球形先析 出相均匀 分布于残余液相 搅拌工艺 制度 、 搅拌功率与搅拌时 间对凝 固初生相形态影 响显著 采取降温 搅拌方式 ， 较大搅拌功率和搅拌 时间 ， 初生组织得 到 了充分的细化和均匀 的球化 非枝 晶组织 形 态 是影 响剪切 变稀触变性能的主要 因素 关键词 礼 非枝晶组织 触变性能 分 类 号 相 比传统铸造 、 锻造 以及粉末冶金 等成形 方法 ， 半 固态成形 技术 由于其非枝 晶组 织 而具 有的剪切变稀 的触变特性而得到 国 内外研究者 广泛 的关注 与青睐 ， 并在汽 车 、 电子等部件生产 领域获得 了应用 〔卜 目前 ， 人们对低熔点材料半 固态组织演变及其对触变性能影 响进行 了试验 研究 ‘ ， 一 些成果 已 经用 于合金成形 的控制之 中 ，而高熔点 材料半 固态研究 尚处于探索 阶段 本文利用 高熔点材料半 固态试验装 置 ， 通 过对 初生相组织形态水淬金相 的观测 ， 分析搅拌功率 、 时 间和 搅拌方式对组织 形 态 的 影 响 ， 以 及 半 固态触变特性及其成 因 试验装置与方法 试验装置 试验装置如 图 所示 它 由电源 、 电磁搅拌 系统 、 加 热 系统 、 复合保温系统 、 氢氮 气和 水冷 却保护 系统 、 测 温装置 以及控温系统组成 ， 集加 热保温和 电磁搅拌为一 体 整个试验过程采用 氢气与氮气保护加 热钥丝 ， 氢气保护金属 熔体 表 面 ， 温控仪控制炉温 ， 炉 温能达到 士 ℃ 经测 定在流 变器高度方 向存在 左 右 的均 匀 磁场如 图 ， 能够满足试验试样制备 要 求 袭毯今 热 电偶 钥丝加热 刚玉增祸 复合保温 搅拌器 循环水套 图 试验装置 示意 图 ’ 厂一 卜 一一下产了 卜 日 卜 忍 晕 署 ’ ’ 卜 轴 向距离 图 磁场 分布 口 收稿 日期 刁 一 杨卯生 男 ， 岁 ， 副教授 ， 博士 国家 自然科学基金资助项 目 石 血 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．009
VoL.24 杨卯生等：60SiMn半固态非枝晶组织特征与触变性能 515 1.2试验材料与方法 2 试验结果与分析 本研究选用60SiMn作为半固态组织试验 材料，它的特点为碳含量较高，结晶区间约有 2.1搅拌工艺制度的彩响 70℃，凝固避开包晶区等.化学成分为：C,0.57%; 图4表明，采用同样的搅拌时间，不同的搅 Si,1.80%;Mn,0.7%;P,S≤0.03%.合金熔化后升 拌工艺制度将导致不同的非枝晶组织形态.从 温到1550℃，保温20min;降温到1530℃，0.15% 图中可以发现，相比等温搅拌，降温搅拌对组织 铝丝脱氧.试验中采用不同搅拌工艺、搅拌功率 演变影响显著.降温搅拌直接影响晶粒的形核 以及搅拌时间制取坯料，采取水淬取样方法.金 初期和长大过程.在晶粒形核长大的初期，由于 相取样位置如图3所示. 对熔体剧烈的搅拌，金属熔体内的热梯度和浓 度梯度很小，促使分散在液相中晶粒生长受到 φ40 抑制、粗化而导致近球形晶粒的形成；等温搅拌 则是在没有施加电磁搅拌时固相晶粒呈现枝晶 状.当达到一定温度，即固相晶粒长大到一定的 尺寸时，施加剧烈的搅拌可以使已出现的枝晶 45 近球化，其作用机制如下： (1)较长的枝晶臂在流动液体的冲刷与剪切 20 作用下，会发生弯曲、局部熔化和粗化，枝晶臂 局部融化将导致靠得非常近的一些枝晶臂相互 图3金相取样位置图（单位mm) 融合，有时液体被包裹在枝晶臂之间.图4(a)淬 Fig.3 Schematic diagram of the cut-off location of speci- 火组织可以观察到在初生相微粒中存在少量的 mans 低熔点组织 500m .500m 图4不同搅拌工艺试样60Si,Mn显微组织.(a)等温1460℃；b)降温15301460℃.搅拌时间5min Fig.4 Microstructures of 60Si,Mn semisolid samples in different stirring ways (2)由于电磁搅拌，晶粒有时进入局部高温 致根部局部熔化，根部较细的枝晶臂在流动液 区，较长的枝晶臂端部容易被热流重新熔化.一 体的冲刷下，将发生断裂而游离.上述三种作用 般说来，熔化往往发生在曲率半径较小的地方. 机制共同作用将导致半固态合金初生枝晶向球 上述的半固态合金初生相微粒的弯曲融合、局 形或椭球形转化与演变. 部熔化属于动力学过程，它的演变都是需要时 22搅拌工艺参数的影响 间来完成. 不同的搅拌功率条件下，40mm的60SiMn (3)一些枝晶根部由于比较封闭，电磁搅拌 半固态坯料的显微组织如图5所示.由图5观察 无法改变局部溶质分布，该处的溶质富集将导 比较可知，随着搅拌功率的增大，试样的初生相
杨 卯生 等 半 固态 非枝 晶组 织特 征与触 变性 能 一 试验材料与方法 本研究选用 作为半 固态 组织试验 材料 ， 它 的特点为碳含量较高 ， 结 晶 区 间约有 ℃ ， 凝 固避开包晶区等 化学成分为 ， ， ， ， ‘ 合金熔化后 升 温 到 ℃ ， 保温 降温到 ℃ ， 铝丝脱氧 试验 中采用 不 同搅拌工艺 、 搅拌功率 以及搅拌时间制取坯料 ， 采取水淬取样方法 金 相取样位置如 图 所示 中 口口 图 金相取样位 里 图 单位 血 一 试验结果与分析 搅拌工艺制度的影响 图 表 明 ， 采用 同样 的搅拌时间 ， 不 同的搅 拌工艺 制度将导致不 同的非枝 晶组织形态 从 图 中可 以 发现 ，相 比等温搅拌 ， 降温搅拌对组织 演变影 响显著 降温搅拌直接影 响晶粒 的形核 初期和 长大过程 在 晶粒形核长大 的初期 ， 由于 对熔体剧 烈 的搅拌 ， 金属 熔体 内的热梯度 和浓 度梯度很小 ， 促使分散在液相 中晶粒生 长受到 抑制 、 粗化而导致近球形 晶粒 的形成 等温搅拌 则是在没有施加 电磁搅拌时 固相 晶粒呈现枝晶 状 当达到一定温度 ， 即 固相 晶粒长 大到一定的 尺 寸时 ， 施加 剧烈 的搅拌可 以使 已 出现 的枝 晶 近球化 ， 其作用 机制如下 较长 的枝晶臂在流动液体的 冲刷与剪切 作用 下 ， 会发生 弯 曲 、 局部熔化和粗化 ， 枝 晶臂 局部融化将导致靠得非常近 的一些枝 晶臂相互 融合 ， 有时液体被包裹在枝 晶臂之间 图 淬 火组织可 以 观察到在初 生相微粒中存在少量 的 低熔点组织 图 不 同搅拌工 艺试样 显微组织 等温 ℃ 降温 卜 ℃ 搅拌时 间 加 · 树 触 由于 电磁搅拌 ， 晶粒有 时进人局 部高温 区 ， 较长 的枝 晶臂端部容易被热流重新熔化一 般说来 ， 熔化往往发生在 曲率半径较小 的地方 上 述 的半 固态合金初生相微粒 的弯 曲融合 、 局 部熔化属 于 动力学过程 ， 它 的演变都是需要 时 间来完成 ’ 一些枝 晶根部 由于 比较封 闭 ， 电磁搅拌 无 法改 变局 部 溶质分布 ， 该处 的溶 质 富集将导 致根部局部熔化 ， 根部较细 的枝 晶臂在流 动液 体的冲刷下 ， 将发生 断裂而游离 上 述三种作用 机制共 同作用 将导致半 固态合金初生枝 晶向球 形 或椭球形 转化与演变 搅拌工艺参数的影响 不 同的搅拌功 率条件下 ， 中 们 的 半 固态坯料 的显微组织如 图 所示 由图 观察 比较可 知 ， 随着搅拌功率的增 大 ， 试样 的初生 相
·516· 北京科技大学学报 2002年第5期 500um 500Hm 500m 图5不同搅拌功率60Si6Mn半固态组织形态.(a)0.6kW:b)12kW;(c3.3kW.搅拌温度区间1530-1450℃ Fig.5 Microstrictures of 60Si,Mn semisolid samples under various stirring powers during strring 逐渐由多数枝晶转化为多数近球形，且搅拌功 织局部仍存在一些尺度较小的树枝晶，如图6 率大所形成组织较为细小.这是由于在较高的 b)所示.继续等温搅拌至l0min,树枝晶逐渐消 搅拌功率下，电磁动力加大，钢液流动速度增 失，坯料的显微组织形态得到了显著的改变，发 快，宏观上有利于熔体温度与浓度场的均匀分 达的树枝晶得到了明显的细化与抑制，初生奥 布，初生奥氏体与熔体内部在交变电磁力的作 氏体大部呈近球形，如图6（©）所示. 用下，晶粒间与熔体间产生速度差，微观上促使 2.460S,Mn半固态触变性能 初生相端部以及二次臂根部的溶质和温度分布 半固态组织显著的特点就是具有球形初生 趋于均匀，抑制枝晶主干快速与失稳生长.同 相，该相重新加热到液固区仍保持近球形，此 时，剧烈搅动也使晶粒生长由长程扩散转变为 组织特征将导致半固态合金具有独特的触变性 界面控制，从而加速了粗化速度 能s,.本文采用Gleeble-.l500热模拟机研究半固 2.3 等温搅拌时间的影响 态试样的触变特征.不同制备工艺以及不同形 在一定的搅拌温度(1480℃)下采用不同搅 变速率(=0.1,0.5,1s)下半固态应力与应变变 拌时间对初生相的形态有明显影响.当搅拌温 化测试曲线如图7和图8所示.图7表明常规 度降低至合金液相温度T.以下时，40mm的半 铸造的整体应力水平明显高于半固态，且它在 固态坯料中已经存在发达的初生奥氏体树枝 液固两相区的变形应力随应变增加而发生波动， 晶，一次臂长度可达几个毫米，如图6(a)所示. 一般情况应力增加将有利于克服枝晶的变形力， 从1480℃开始搅拌，等温搅拌2min后，凝固组 枝晶间液相流淌或枝晶破碎将导致应力下降 (b) 2500m 500m 500m 图6不同搅拌时间试样60SMn的显微组织.搅拌时间：(a)0minb)2min(c)10min,搅拌功率：3.3kW Fig.6 Microstructures of 60Si,Mn semisolid samples for various time
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 雍兴 圈 不 同搅拌功率 礼 器 半 固态组豁织 形态 藻、 伪 、 瓣 搅拌温度 区 间 卜 叨℃ 啥 呱 卿 ‘ 伽 “ 加公 门 鳍 ，扮比吧 逐渐 由多数枝 晶转化为多数近球形 ， 且搅拌功 率大所形成组织较为细小 这是 由于在较高的 搅拌功率下 ， 电磁动力加大 ， 钢液流 动速度增 快 ， 宏 观上 有利于熔体温度 与浓度场 的均 匀分 布 ， 初 生奥 氏体与熔体 内部在交变 电磁力 的作 ‘ 用下 ， 晶粒间与熔体间产生速度差 ， 微观上促使 初生相端部 以及二次臂根部 的溶质和温度分布 趋 于 均匀 ， 抑制枝 晶主 干快速与失稳生长 同 时 ， 剧烈搅动也使 晶粒生长 由长程扩散转变为 界 面控制 ， 从而加 速 了粗化速度 等温搅拌时间的影响 在一定 的搅拌温度 ℃ 下 采用 不 同搅 拌时间对初 生相 的形态有 明显影 响 当搅拌温 度 降低至合金液相温度 双 以下 时 冲 的半 固 态 坯料 中已 经 存 在 发 达 的初 生 奥 氏 体树枝 晶 ， 一次臂长度可 达几个毫米 ， 如 图 所示 从 ℃ 开始搅拌 ， 等温搅拌 后 ， 凝 固组 织局 部仍存在一些 尺 度较小 的树枝 晶 ， 如 图 伪 所示 继续等温搅拌至 ， 树枝 晶逐渐消 失 ， 坯料 的显微组织形态得到 了显著的改变 ， 发 达 的树枝 晶得 到 了 明显 的细化与抑制 ， 初生 奥 氏体大部呈近球形 ， 如 图 所示 礼 半固态触变性能 半 固态组织显著的特点就是具有球形初生 相 ， 该相重新加热到液 固区 仍保持近球形 ， 此 组织特征将导致半 固态合金具有独特的触变性 能， ，司 本文采用 一 热模拟机研究半 固 态试样 的触变特征 不 同制备工艺 以及 不 同形 变速率住 ， ， 一 下半 固态应力与应变变 化测 试 曲线如 图 和 图 所示 图 表 明常规 铸造 的整 体应力水平 明显高于半 固态 ， 且它在 液 固两相区 的变形应力随应变增加而发生波动 ， 一般情况应力增加将有利于克服枝 晶的变形力 ， 枝 晶间液相流淌或枝 晶破碎将导致应 力下 降 图 ‘ 不 同搅拌时 间试样 的显微组织 搅拌时 间 伪 搅拌功率 哈 恤
Vol.24 杨卯生等：60SiMn半固态非枝晶组织特征与触变性能 ·517· 15 30 铸态 o 3 20 edW/o 1e=0.1s1 半固态 2=0.5$1 1=1420℃ 10 3e=181 e=0.5s1 1=1420℃ 0 0.050.100.150.200.250.30 0 0.050.100.150.200.250.30 图7半固态与铸造试样形变曲线 图860SiMn真应力与应变曲线 Fig.7 True strain-stress curves of the semisolid and casting Fig.8 True strain-stress curves of 60Si,Mn at different deformation rates 铸造组织包含有大量枝晶初生相，在应力的作 出的应力值下降趋势越明显 用下，枝晶之间发生相互扭曲以及枝晶本身变 60Si,Mn半固态初生相组织形态为近球形， 形与破碎.所以相比半固态，传统铸造合金变形 其晶界形貌见图9，图10所示的.晶界结构界面 需要较高应力.从图中可以发现，在半固态 张力平衡关系为%=2%c0s号.由于搅拌作用使 60SiMn在单轴压缩形变过程中，随着应变增 加，应力急剧增加，并很快上升到峰值.应力达 得界面处溶质没有明显偏析，较小从而使得 值趋于0，表明液相润湿均匀分布在固相界面 到峰值之后，随着应变进一步增加，应力保持波 的外围.半固态组织球形晶粒的表面具有近似 动并维持很短一段时间，之后随着应变增加，应 相同化学位，在电磁作用下，由于晶粒与液体的 力开始缓慢下降，即出现加工软化现象.引起上 电导率不同使固相颗粒表面存在一层极薄的双 述现象的主要原因是近球形初生固相颗粒相互 电层，即固相颗粒表面呈现正电性，其周边液相 聚集而形成的网状结构，在应力的作用下变形， 呈现负电性.它的作用可使固相颗粒覆盖液相 崩遗乃至分离.上述表明，半固态所呈现的触变 并在相互接触时，保持适宜的距离.分布在固相 性能与组织形态密切相关.图8试验曲线表明， 颗粒间的液相在颗粒靠近时呈现阻力，颗粒分 在不同的变形速率作用下，触变流动初始化阶 段基本一致，即材料呈现弹性的形变响应；此 离表现出粘滞作用力，阻止颗粒的运动.各种力 的共同作用使固相颗粒在静止时呈现疏松的聚 后，在不同应变速率下，随着半固态变形继续增 合状态，在搅拌剪切力的作用下极易分离，其聚 加，材料将呈现不同软化程度的粘性流动形变 集与分离程度表征半固态合金的表观粘度变 响应.表明半固态坯料存在粘性成分的流体运 化.因此，不同与液体金属流动以及固态合金的 动.从测试曲线发现，随着应变速率变化，应力 高温塑性变形.60SiMn半固态在形变过程中由 都呈现明显下凹趋势.而应变速率越小，所呈现 晶粒界面能 固液界面能 10 00 图960SiMn半固态晶界结构 图10晶界界面张力平衡示意图 Fig.9 SEM micrograph showing the crystal interface Fig.10 Schematic equilibrium diagram of the interface structure of semisolid 60Si,Mn tension
一 杨 卯 生 等 半 固态非枝 晶组 织特 征与触 变性 能 ，︸冉 ︸气 ︸﹃ 芝‘ … 、 卜、 尸尹一 一浪痣卜一一一 、 、 、 二 半固态 ℃ 会二 一 ’ 、口 ﹄芝目、七 君 图 半固态与铸造试样形变 曲线 咭 · 丫 一 刃 图 ‘ 真应 力与应 变 曲线 哈 丫 恤 · ， 习她 渊 碑 肠 铸造组织包含有大量枝 晶初 生相 ， 在应力 的作 用 下 ， 枝 晶之间发生相互扭 曲以及枝 晶本身变 形与破碎 所 以相 比半 固态 ， 传统铸造合金变形 需 要 较 高应力 从 图 中可 以 发 现 ， 在半 固态 在单轴压缩形变过程 中 ， 随着应变增 加 ， 应力 急剧增加 ， 并很快上升到峰值 应 力达 到峰值之后 ， 随着应 变进一 步增加 ， 应力保持波 动并维持很短 一段时间 ， 之后 随着应变增加 ， 应 力开始缓慢下 降 ， 即出现加工软化现象 引起上 述现象的主要原 因是近球形初生 固相颗粒相互 聚集而形成 的网状结构 ， 在应力的作用 下变形 ， 崩溃乃 至分离 上述表明 ， 半 固态所呈现的触变 性能与组织形态 密切相关 图 试验 曲线表明 ， 在不 同的变形速率作用 下 ， 触变流动 初始化阶 段基本一致 ， 即材料呈 现 弹性 的形变 响应 此 后 ， 在不 同应变速率下 ， 随着半 固态变形继续增 加 ， 材料将呈 现不 同软化程度 的粘性流动 形 变 响应 表 明半 固态坯料存在 粘性成分 的流体运 动 ， 从测试 曲线发现 ， 随着应变速率变化 ， 应力 都呈现 明显 下 凹趋势 而应变速率越小 ， 所呈现 出的应力值下 降趋势越 明显 半 固态初生相组织形态为近球形 ， 其晶界形貌见 图 ， 图 所示 的 晶界结构界面 张力平衡关系为 一 粤 由于搅拌作用使 卜 ’ 囚 了、 习、 “ 。 一 含 ’ ‘ ‘ 囚 ” ， ’ 得界面处溶质没有 明显 偏析 ， 执较小从而使得 值趋于 ， 表 明液相润湿均匀分布在 固相界面 的外 围 半 固态组织球形 晶粒的表 面具有近似 相 同化学位 ， 在 电磁作用下 ， 由于 晶粒与液体的 电导率不 同使 固相 颗粒表面存在一层极薄的双 电层 ， 即 固相颗粒表面呈现正 电性 ， 其周边液相 呈 现负电性 它 的作用可 使 固相颗粒覆盖液相 并在相互接触时 ， 保持适宜的距离 分布在 固相 颗粒间的液相在颗粒靠近时呈现阻力 ， 颗粒分 离表现 出粘滞作用力 ， 阻止颗粒的运 动 各种力 的共 同作用使 固相颗粒在静止时呈现疏松的聚 合状态 ， 在搅拌剪切力的作用下极易分离 ， 其聚 集 与分离程度 表 征半 固态 合金 的 表观粘度变 化 因此 ， 不 同与液体金属流动以及 固态合金的 高温塑性变形 半固态在形变过程 中由 图 ， ‘ 半 固态 晶界结构 · 时 礼 图 晶界界面张力 平衡示 意 图 啥 · 汤 认 恤
518 北京科技大学学报 2002年第5期 于其特有的组织形态而导致表观粘度表现出极参考文献 强的依时性，其大小与剪切速率、颗粒形状大小 I Stuart BB,Flemings M C.Net-shape forming via semi- 以及固相分数等因素有关， solid processing [J].Advanced Materials Process, 1993.143:36 3结论 2 Young K P,Riek R G,Flemings M C.Structure and pro- perties of thixocast steels [J].Metals Technology,1979(4): (1)采用降温与等温两种搅拌工艺制备半固 130 态试样，结果表明，相同搅拌时间下，降温搅拌 3 Evangelos Tzimas,Antonios Zavaliangos.A comparative 对凝固组织形态影响显著 characterization of near-equiaxed microstructures as pro- (2)采用不同的搅拌功率和搅拌时间制备半 duced by spray casting.magnetohydrodynamic casting and the stress induced,melt activated process [J].Mater 固态试样，发现随搅拌功率的增大，以及搅拌时 Sci Eng,2000,A289:217 间的延长，凝固组织呈现更加细化分布均匀的 4 Gebelin JC,Suery M,Favier D.Characterization of the 近球形组织形态. rheologocal behaviour in the semi-solid state of grain-re- (3)60Si,Mn半固态试样由于具有非枝晶组 fined AZ91 magnesium alloys [J].Mater Sci Eng,1999, A72:134 织形态，从而在形变过程中，呈现剪切变稀的触 5宋仁伯，康永林，孙建林，等.半固态钢铁材料流变轧 变特性，即半固态合金在触变加工过程中具有 制的研究U.北京科技大学学报，2001,23(5)：439 良好的成形性 6宋仁伯，康永林，杨雄飞.电磁搅拌的半固态60SiMm 的变形特性[)】.材料研究学报，2000,14(6)：591 Thixotropic Behavior and Microstructures of Semisolid 60Si Mn Spring Steel YANG Maosheng,ZHAO Aimin,MAO Weimin,GAO Junfang,ZHONG Xueyou Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The microstructure developing of 60Si,Mn semisolid slurry was investigated experimentally with self-made high melting point semisolid apparatus.The results show that the as-received microstructure of semisolid samples presents globular crystals evenly distributed in the liquid phase.Stirring way and stirring power and time have evident effect on the solidifying pattern of the primary phase.The as-received prior microstructure which is stirred in the isothermal way evolve fully finer and rounder with the increase of stirring power and time.The morphology of 60Si,Mn semisolid samples is major factors that affect the shear thinning behavior. KEY WORDS 60Si-Mn steel;non-dendritic microstructure;thixotropic
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 于其特有 的组织形态而导致表观粘度表现 出极 强 的依时性 ， 其大小与剪切速率 、 颗粒形状大小 以及 固相 分数等 因素有关 结论 采用 降温与等温两种搅拌工艺制备半 固 态试样 ， 结果表 明 ， 相 同搅拌时间下 ， 降温搅拌 对凝 固组织形态影 响显著 采用不 同的搅拌功率和搅拌时间制备半 固态试样 ， 发现 随搅拌功率的增 大 ， 以及搅拌时 间 的延长 ， 凝 固组 织呈现更加 细 化分布均匀 的 近 球形组织形态 半 固态试样 由于具有非枝 晶组 织形态 ， 从而在形变过程 中 ， 呈 现剪切变稀 的触 变特性 即半 固态合金在触变加工过程 中具有 良好 的成形 性 参 考 文 献 ， 一 ， ， ， ， ， ， 一 ， 勿 田叭 ， 」 ， ， ， ， 一 一 ， ， 宋仁伯 ， 康永林 ， 孙建林 ， 等 半 固态钢铁材料流变轧 制 的研究 北京科技大学学报 ， ， 宋仁伯 ，康永林 ，杨雄飞 电磁搅拌 的半 固态 的变形特性 材料研究学报 ， ， 人白 凡咬 ， 五艺咬口 肠 ， 口 巧 诬 厅 即。 ， ， ， 一 币 一 沂 诵 加 丫 一 面