D01:10.13374.ism1001053x.2009.07.29 第31卷第7期 北京科技大学学报 Vol.31 No.7 2009年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing JuL 2009 半固态金属表观黏度的测量及样品制取 闫时建)闫志杰)毛卫民2 1)太原科技大学材料科学与工程学院，太原0300242)北京科技大学材料科学与工程学院.北京100083 摘要针对以往设备的不足之处，设计了半固态合金浆料表观黏度的测量装置.以理论计算公式作为测量依据，合理地设 计和组合各部件，提高了测量精确度和可靠性，有效防止了半固态合金的高温氧化，对高固相分数的半固态合金也可以处理， 并方便地获得样品。对样品的表观黏度测量以及金相组织分析表明，本装置可有效地对半固态合金进行流变性能和组织形态 演变的研究. 关键词半固态金属：表观黏度：样品制备：金相组织 分类号TH871.7:TG146.2 Apparent viscosity testing and sample preparation for semisolid alloy slurry YAN Shi-jian.YAN Zhi-jie),MAO Wei-min2) 1)School of Materials Science and Engineering.Taiyuan University of Science and Technobgy.Taiyuan 030024.China 2)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT A improved equipment was designed to test the apparent viscosity of semisolid alloy slurry since many shortcomings ap peared in previous devices.Measurements based on the theoretic calculation formula were taken,all components were reasonably as- sembled,and accurate and stable testing was conducted.The semisolid alloy is prevented to be oxidized,high solid fraction alloy is able to deal with,and semisolid alloy samples can be obtained conveniently.Apparent viscosity testing and metallurgical structure analysis for the samples indicate that the rheological behavior and morphology evolution of semisolid alloy can be effectively investigat- ed by this equipment. KEY WORDS semisolid metal apparent viscosity:sample preparation:metallurgical strucure 半固态金属成形是将半固态金属浆料通过压铸 法匀，但在半固态浆料流变特性研究中使用最普遍 设备挤压成形获得缺陷少、近终形的先进材料加工 的仍为旋转法.该测量方法的主要优点是能实现剪 方法，自从20世纪70年代发现半固态金属的优良 切速率连续变化和剪切速率突变等实验，其所采用 性能至今已有30多年了，但应用到现实工业生产的 的装置多数为同轴圆筒流变仪，分为两类：外层保持 还很少，这与半固态浆料流变性能研究的相对滞后 静止、内圆筒旋转的为Searle型；内层保持静止、外 有关习.半固态金属的表观黏度是研究半固态金 圆筒旋转的为Couette型.如Braccini等q利用 属流变行为一个非常重要的流变参量，Flemings Couette型流变仪对高固相率的A一8Cu合金的流 等到在用一套石墨制同心带齿内，外筒组成的搅拌 变行为进行了研究，Brabazon等)利用Searle型流 装置制备了S一P%合金半固体浆料，并给出了半固变仪对ASⅰ合金的瞬态和静态流变行为进行了研 态金属表观黏度严谨的理论计算公式，后来有研究 究，国内昆明理工大学刘文义等采用自制的下坩 用叶片式搅拌器和螺旋式搅拌器制备半固态合金浆 埚不动、上搅拌头旋转的Seade型双筒旋转黏度计 料并测量其黏度4，如今己经发展多种黏度测量方 测量了过共晶铝硅合金的表观黏度，北京科技大学 收稿日期：200809-06 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50804032):山西省自然科学基金资助项目(Na2008011046) 作者简介：闫时建(1971一），男，副教授，博士，E-maik shijanyan@sina.com半固态金属表观黏度的测量及样品制取 闫时建1) 闫志杰1) 毛卫民2) 1) 太原科技大学材料科学与工程学院, 太原 030024 2) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 针对以往设备的不足之处, 设计了半固态合金浆料表观黏度的测量装置.以理论计算公式作为测量依据, 合理地设 计和组合各部件, 提高了测量精确度和可靠性, 有效防止了半固态合金的高温氧化, 对高固相分数的半固态合金也可以处理, 并方便地获得样品.对样品的表观黏度测量以及金相组织分析表明, 本装置可有效地对半固态合金进行流变性能和组织形态 演变的研究. 关键词 半固态金属;表观黏度;样品制备;金相组织 分类号 TH 871 .7 ;TG 146.2 Apparent viscosity testing and sample preparation for semisolid alloy slurry YAN S hi-jian 1) , Y AN Zhi-jie 1) , MAO Wei-min 2) 1) School of Mat erials Science and Engineering, Taiyuan University of S cience and Technology, Taiyuan 030024, China 2) School of Mat erials Science and Engineering, University of S cience and Technology Beijing, Beijing 100083, China ABSTRACT A improved equipment was desig ned to test the apparent viscosity of semisolid alloy slurry since many shortcomings ap￾peared in previous devices.Measurements based on the theo retic calculation fo rmula were taken, all components were reaso nably as￾sembled, and accurate and stable testing was conducted .The semiso lid alloy is prevented to be o xidized, high solid fraction alloy is able to deal with, and semisolid alloy samples can be obtained conveniently .Apparent viscosity testing and me tallurgical structure analysisfor the samples indicate that the rheolo gical behavior and mo rphology evolution of semisolid alloy can be effectively investigat￾ed by this equipment . KEY WORDS semisolid metal;apparent viscosity;sample preparation ;metallurgical structure 收稿日期:2008-09-06 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .50804032) ;山西省自然科学基金资助项目( No.2008011046) 作者简介:闫时建( 1971—) , 男, 副教授, 博士, E-mail:shijianyan@sina.com 半固态金属成形是将半固态金属浆料通过压铸 设备挤压成形获得缺陷少、近终形的先进材料加工 方法, 自从 20 世纪 70 年代发现半固态金属的优良 性能至今已有 30 多年了, 但应用到现实工业生产的 还很少, 这与半固态浆料流变性能研究的相对滞后 有关[ 1-2] .半固态金属的表观黏度是研究半固态金 属流变行为一个非常重要的流变参量, Flemings 等[ 3] 在用一套石墨制同心带齿内 、外筒组成的搅拌 装置制备了Sn-Pb 合金半固体浆料, 并给出了半固 态金属表观黏度严谨的理论计算公式, 后来有研究 用叶片式搅拌器和螺旋式搅拌器制备半固态合金浆 料并测量其黏度[ 4] , 如今已经发展多种黏度测量方 法[ 5] , 但在半固态浆料流变特性研究中使用最普遍 的仍为旋转法.该测量方法的主要优点是能实现剪 切速率连续变化和剪切速率突变等实验, 其所采用 的装置多数为同轴圆筒流变仪, 分为两类 :外层保持 静止 、内圆筒旋转的为 Searle 型;内层保持静止、外 圆筒旋转的为 Couette 型.如 Braccini 等[ 6] 利用 Couette 型流变仪对高固相率的 Al-8Cu 合金的流 变行为进行了研究, Brabazon 等[ 7] 利用 Searle 型流 变仪对 Al-Si 合金的瞬态和静态流变行为进行了研 究, 国内昆明理工大学刘文义等[ 8] 采用自制的下坩 埚不动 、上搅拌头旋转的 Searle 型双筒旋转黏度计 测量了过共晶铝硅合金的表观黏度, 北京科技大学 第 31 卷 第 7 期 2009 年 7 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.7 Jul.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.07.029