D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.017 第26卷第1期 北京科技大学学报 Vol.26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 原位颗粒含量对半固态7075铝合金 组织的影响 刘慧敏》呼努斯图)崔华》杨滨)张济山” 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)内蒙古大学理工学院，呼和浩特010022 摘要制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射沉积7075铝合金，在610℃和620℃进行二 次加热并保温30m,淬火固定半固态组织.采用扫描电镜观察其组织，利用平均截线法统计 其晶粒尺寸，分析不同颗粒含量对喷射沉积7075铝合金半固态组织的影响规律.结果表明： 当TC颗粒含量达到2.91%（体积分数）时已经产生良好的钉扎效果，使得合金基本保持喷射 沉积组织特征，能够满足后续的半固态成形工艺要求：TC颗粒含量超过2,91%后，晶粒尺寸 会进一步减小，但晶界上的颗粒明显增多并呈网状分布：TC颗粒含量小于2.91%时，局部区 域发生晶粒的异常长大现象，使合金组织的均匀化程度下降， 关键词喷射沉积7075铝合金：半固态组织：原位C颗粒 分类号TG146.21 半固态金属加工技术因具有节省能源、生产 1实验方法 效率高、应用范围广泛等诸多优点，将成为21世 纪最有前途的金属成形工艺之一.在实际生产 11材料制备 中应用最广泛的材料为铸造铝合金网，而变形铝 实验用材料为具有不同原位TC颗粒含量的 合金的半固态成形技术尚处于研究阶段，半固态 喷射沉积7075+XTC铝合金（其中体积分数X0, 变形铝合金在其固液两相区进行二次加热过程 1.15%,1.73%,2.91%,4.48%,5.95%). 中，晶粒球化比较明显，可是晶粒长大速度非常 (1)将Ti粉(<50m),石墨粉(<75m),A1粉 快，失去了初始的细小晶粒的特征，不利于提 (<75m)按一定比例在混粉机内混合均匀，并压 高其半固态成形性，采用原位反应喷射成形方法 制成20mm×25mm的预制块备用. 制备的5083铝合金在530℃进行等温处理长达 (2)将坩埚中的7075铝合金(Zn为5.7%，Mg 25h后其晶粒尺寸仅超过20um,与之对应的喷射 为2.5%，Cu为1.8%，Cr为0.2%，Fe<0.15%,Si< 成形5083铝合金在相同条件下晶粒大小已接近 0.15%,Mn<0.15%,其余为Al,质量分数)升温至 70μm.由此引发了利用原位颗粒来控制在半固 900℃，用石墨钟罩将规定量的TC-A!预制块压 态加热保温过程中晶粒长大行为的研究思路. 入此合金熔液中，通过原位反应生成TiC颗粒， 笔者最近研究发现，喷射沉积7075铝合金中 适当搅拌使其更加均匀地分布于合金熔体中.待 加入少量原位TC颗粒后，在其固液两相区进行 反应完成后降温至730℃并用六氯乙烷和氟硅酸 二次加热保温时，能够有效阻止晶粒长大©.所 钠精炼除气. 以有必要进一步研究颗粒含量为多少时起到最 (3)熔体再次被升温至810℃时，进行喷射成 佳的综合效果，从而设计出具有理想颗粒含量的 形，采用氮气作为雾化气体，雾化压力为0.60.8 喷射沉积7075作为半固态成形专用坯料. MPa,导流管3mm,沉积距离为400mm. 1.2二次加热 收稿日期20030401刘慧敏女，31岁，博士生 根据7075铝合金的固液两相区温度(477~ *国家自然科学基金资助项目No.50171010) 635℃)u以及为了在半固态7075铝合金触变成第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 。 原位颗粒含量对半固态 铝合金 组织的影响 刘 慧敏 ” 呼 努斯 图 ” 崔 华 ” 杨 滨 ‘， 张 济 山 ” 北京科技大 学新金 属材料 国 家重 点 实验 室 ， 北 京 内蒙古大 学 理工 学 院 ， 呼 和 浩特 摘 要 制 备 具 有 不 同原位 颗粒 含 量 的喷射沉 积 铝 合金 ， 在 ℃ 和 ℃ 进行 二 次加 热并保温 ， 淬 火 固定 半 固态组 织 采用 扫 描 电镜观 察其组织 ， 利 用平 均截线法统计 其 晶粒尺 寸 ， 分析不 同颗粒 含量对 喷射沉积 铝 合 金 半 固态 组织 的影 响规 律 结果 表 明 当 颗粒含量 达 到 体积 分数 时 已 经 产 生 良好 的钉扎 效果 ， 使得 合 金基 本保持喷射 沉积 组 织特 征 ， 能够满足后 续 的半 固态成 形工 艺 要求 颗粒含 量超 过 后 ， 晶粒尺 寸 会进一 步减 小 ， 但 晶界 上 的颗粒 明 显 增 多并 呈 网状分布 颗粒含 量 小于 时 ， 局 部 区 域发 生 晶粒 的异 常长 大现象 ， 使合 金 组 织 的均匀 化程 度 下 降 关键词 喷 射沉 积 铝 合 金 半 固态组 织 原位 颗粒 分 类号 半 固态 金 属 加 工 技 术 因具 有 节 省 能源 、 生产 效 率高 、 应 用 范 围广泛 等 诸 多优 点 ， 将 成 为 世 纪 最 有前途 的金属 成 形 工 艺之 一 ‘ 在 实际 生产 中应 用 最广 泛 的材 料 为铸 造 铝 合 金 仪，， 而 变 形 铝 合金 的半 固态 成 形技术 尚处于 研 究阶 段 半 固态 变 形 铝 合 金 在 其 固液 两 相 区 进 行 二 次加 热 过 程 中 ， 晶粒 球 化 比较 明显 ， 可 是 晶粒长 大速 度 非 常 快 ‘卜 ， 失去 了初 始 的细 小 晶粒 的特 征 ， 不 利 于 提 高其 半 固态 成 形 性 采用 原位 反应 喷射成 形 方法 制 备 的 铝 合 金 在 ℃ 进 行 等温 处 理 长 达 后 其 晶粒尺 寸仅超过 脚 ， 与之对应 的喷射 成 形 铝 合 金 在相 同条件 下 晶粒 大 小 已 接 近 阿 ， 由此 引发 了利用 原位颗 粒来控制 在 半 固 态 加 热 保温 过 程 中 晶粒 长 大行 为 的研 究 思 路 笔 者 最近研 究发现 ， 喷射沉积 铝 合 金 中 加 入 少 量 原位 颗 粒 后 ， 在其 固液 两 相 区 进 行 二 次加 热 保温 时 ， 能够 有 效 阻止 晶粒 长 大 ‘ 所 以有 必 要进 一 步 研 究 颗 粒 含 量 为 多 少 时起 到 最 佳 的综合 效果 ， 从 而 设计 出具有理 想 颗粒 含量 的 喷射沉积 作 为半 固态成 形 专用 坯 料 收稿 日期 刁 刘 慧敏 女 ， 岁 ， 博 士 生 国家 自然科学基金 资助项 目 创 实验 方 法 材 料 制 备 实验用 材料 为 具 有不 同原位 颗 粒 含 量 的 喷射 沉积 十叉 铝 合 金 其 中体积 分 数天导 ， ， ， ， ， 将 粉 “ ， 石 墨粉 卜 ， 粉 娜 按 一 定 比例 在 混 粉机 内混 合均 匀 ， 并压 制成中 的预 制 块 备用 将 钳 塌 中的 铝 合 金 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， ， ， 山 ， 其 余 为 ， 质量 分 数 升 温 至 ℃ ， 用 石 墨钟 罩将 规 定 量 的肠一 一 预 制 块 压 入 此 合 金熔 液 中 ， 通 过 原位 反应 生 成 颗 粒 ， 适 当搅拌 使其更 加 均 匀地 分 布 于 合 金熔体 中 待 反应 完成 后 降温至 ℃ 并用 六 氯 乙 烷 和 氟硅 酸 钠 精炼 除气 熔 体 再 次被 升温至 ℃ 时 ， 进行 喷射 成 形 ， 采 用氮气 作 为 雾化气 体 ， 雾化 压 力为 ， 导流 管帕 ， 沉 积 距 离 为 二 次加 热 根 据 铝 合 金 的 固液 两 相 区温度 一 ℃ ‘川 以 及 为 了 在 半 固态 铝 合 金 触 变 成 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．01．017