第11期 张帆等：浇注温度对合金熔体冷却规律和半固态组织的影响 ·1457 面积约为6700时的13倍（图5，其受到剪切搅拌 整的半固态组织.当浇注温度进一步降低为640℃ 的半固态区间为602~615℃远远大于670℃的 时，合金熔体受到剪切搅拌的半固态区间为598~ 609~615℃因此在浇注温度较低的合金熔体中， 615℃从而获得了初生固相更加细小、圆整的半固 初生固相受到的有效剪切时间和剪切次数大大增 态组织如图6（山所示，其初生固相平均晶粒尺寸 加，粗大树枝晶得到充分破碎获得了更为细小、圆 为68μ四形状因子为082 (a) b 200um 200um 200m 200m 图6不同浇注温度下获得的A356半固态组织.（两690℃，(b)670℃：(9650℃：(d山640℃ Fg6 Seisolidm crostrucures of A356c6 mined at diffe rent pourng tempe臀(690℃，(b)670℃，(9650℃，(d山640℃ 1.0 口一平均晶粒尺寸 系.设定内桶转速为500m江，内、外桶壁温度 200 ●一 。形状因子 且175 0.8 T=560℃、=610℃，内、外桶平均间隙入=3m 2150 则二者满足关系式T=0.323T+39213其相关 性为94.7%其中浇注温度应高于液相线温度并 低于690℃. 0.2 (3)适当降低356合金熔体的浇注温度可以 506*065060670680690 0 增加其在TBR工艺下的有效剪切区域面积增加初 浇注温度℃ 生固相受到的剪切次数和剪切时间，从而获得细小、 图7浇注温度对初生固相形貌的影响 均匀的半固态组织.当浇注温度为640℃时，初生 Fig 7 Effect of pouring tmperature on the morphobgy of Primary 固相平均晶粒尺寸为684四形状因子为082 gra ins 参考文献 4结论 [I SPencerD B MehmbianR Fkm ngsMC Reopgicalbehavior of Sn15 pct Pb in the crysta lliza tion range MeallMa ter TransB (1)根据TBR设备制备半固态浆料的传热模 19723(7):1925 型可以看出：浇注温度，内、外桶壁温度，内、外桶间 EastonM A Kaumann H Fragnerw The effect of chemical 隙以及合金液流经内、外桶间隙的时间是影响合金 grain re fnem ent and bw supe teat pouring on the strucure ofNRC 熔体冷却规律的重要因素；TBR制浆工艺过程中主 castings of akm inim alloy Al7sio.4Mg Mater Sci Eng A 要通过设定不同的浇注温度，内、外桶壁温度来改变 2006420(1/2):135 合金熔体的冷却曲线从而获得不同初生固相形貌 [3 Mathew M F Sem_solid Sumy Foma tin va LfuidMenIMxing Dissertation.Worcester Worcester Poyechnic Insti 2003 的半固态合金浆料. 4 JiS Fan Z BevisM J Sm isolid processing of ergineerng al (2)当其他TBR工艺参数保持不变时，制备的 bys by a wi scew theomnouHing Pocess Mater Sci Eng A A356铝合金半固态浆料温度与浇注温度呈线性关 2001299(12):210第 11期 张 帆等:浇注温度对合金熔体冷却规律和半固态组织的影响 面积约为 670 ℃时的 13倍 (图 5),其受到剪切搅拌 的半固态区间为 602 ～ 615 ℃, 远远大于 670 ℃的 609 ～ 615 ℃, 因此在浇注温度较低的合金熔体中 , 初生固相受到的有效剪切时间和剪切次数大大增 加 ,粗大树枝晶得到充分破碎, 获得了更为细小 、圆 整的半固态组织.当浇注温度进一步降低为 640 ℃ 时, 合金熔体受到剪切搅拌的半固态区间为 598 ～ 615 ℃, 从而获得了初生固相更加细小 、圆整的半固 态组织,如图 6(d)所示, 其初生固相平均晶粒尺寸 为 68 μm, 形状因子为 0.82. 图 6 不同浇注温度下获得的 A356半固态组织.(a)690℃;(b)670℃;(c)650℃;(d)640℃ Fig.6 Semi-solidmicrostructuresofA356 obtainedatdifferentpouringtemperatures:(a)690℃;(b)670℃;(c)650℃;(d)640℃ 图 7 浇注温度对初生固相形貌的影响 Fig.7 Effectofpouringtemperatureonthemorphologyofprimary grains 4 结论 (1)根据 TBR设备制备半固态浆料的传热模 型可以看出:浇注温度 ,内 、外桶壁温度, 内、外桶间 隙以及合金液流经内、外桶间隙的时间是影响合金 熔体冷却规律的重要因素;TBR制浆工艺过程中主 要通过设定不同的浇注温度,内 、外桶壁温度来改变 合金熔体的冷却曲线, 从而获得不同初生固相形貌 的半固态合金浆料. (2)当其他 TBR工艺参数保持不变时, 制备的 A356铝合金半固态浆料温度与浇注温度呈线性关 系.设定内桶转速为 500 r·min -1 , 内、外桶壁温度 T1 =560℃、T2 =610℃,内、外桶平均间隙 λ=3mm, 则二者满足关系式 Tout=0.323Tp +392.13, 其相关 性为 94.7%, 其中浇注温度 Tp应高于液相线温度并 低于 690 ℃. (3)适当降低 A356合金熔体的浇注温度可以 增加其在 TBR工艺下的有效剪切区域面积,增加初 生固相受到的剪切次数和剪切时间,从而获得细小、 均匀的半固态组织 .当浇注温度为 640 ℃时 , 初生 固相平均晶粒尺寸为 68 μm,形状因子为 0.82. 参 考 文 献 [ 1] SpencerDB, MehrabianR, FlemingsMC.Reologicalbehaviorof Sn-15 pctPbinthecrystallizationrange.MetallMaterTransB, 1972, 3(7):1925 [ 2] EastonM A, KaufmannH, FragnerW.Theeffectofchemical grainrefinementandlowsuperheatpouringonthestructureofNRC castingsofaluminium alloyAl-7Si-0.4Mg.MaterSciEngA, 2006, 420(1 /2):135 [ 3] MatthewMF.Seim-solidSlurryFormationviaLiquidMetalMixing [ Dissertation] .Worcester:WorcesterPolytechnicInstitute, 2003 [ 4] JiS, FanZ, BevisMJ.Semi-solidprocessingofengineeringal￾loysbyatwin-screwrheomouldingprocess.MaterSciEngA, 2001, 299(1 /2):210 · 1457·