·1246 北京科技大学学报 第33卷 状初生α一A1相，枝晶破碎不完全，组织不均匀，且 力减小B.国.因此，当扰流组排列较密时，金属液流 液相较多，如图6(c)所示 动速度较慢，枝晶间、枝晶与合金间的相互冲刷、碰 表3排列间距对A1S9Mg微观组织的影响 撞和剪切作用较小，晶粒易于长成比较粗大的枝晶， Table 3 Effect of arrayed pitch on the microstructure of AlSi9Mg 加上扰流柱的冷却作用，在倾斜板底部凝固形成金 行间距， 列间距， 初生固相率，品粒尺寸， 形状因子， 属壳，进一步阻碍金属液的流动，形成的半固态合金 S/mm L/mm f1% l/pm 组织不明显，枝晶破碎效果不好随着排列间距的增 12 32 46.40 5.27 0.55 大，对金属液的阻碍作用减少，枝晶间、枝晶与合金 小 53.54 5.59 0.61 间的相互冲刷、碰撞和剪切作用加强，枝晶破碎，组 40 织变得均匀，圆整度提高，形成组织较好的半固态合 18 48 35.50 5.82 0.37 金.当排列间距继续增大时，扰流柱的阻力较小，金 研究表明，当扰流组排列较密时，金属液的流动 属液流动速度较快，剪切作用较弱，扰流效果不明 阻力较大，随着扰流组排列间距的增大，扰流柱的阻 显，部分晶粒又长大成为枝晶 a) 50m 50m 50 jm 图6排列间距对ASi9Mg组织的影响.(a)S=12mm,L=32mm;(b)S=15mm,L=40mm:(c)S=18mm,L=48mm Fig.6 Effect of arrayed pitch on the microstructure of AlSi9Mg:(a)S=12 mm,L=32 mm;(b)S=15 mm,L=40 mm:(c)S=18 mm,L=48 mm 京：南京航空航天大学，2006) 3结论 2] Wang F M.Design and Characteristic Research of the Water Drop- (1)扰流柱形状对半固态AISi9Mg合金的组织 shaped Pins [Dissertation].Nanjing:Nanjing University of Aero- nautics and Astronautics,2005 有一定的影响，当扰流柱形状为水滴形时，合金熔体 (王奉明.水滴形扰流元的设计和性能研究[学位论文].南 中初生α一A相较多，组织致密均匀，边缘轮廓清晰 京：南京航空航天大学，2005) 可见，枝晶臂基本消失，转变为蔷薇状或球形 B] Wang F M,Zhang J Z,Wang S F.Study of flow characteristics (2)当扰流柱排列方式为叉排，扰流柱为水滴 inside rectangular channel with different pin fins.Acta Aeronaut 1 stronaut Sin,2007,28(1):37 形时，制备的半固态AISi9Mg合金中初生Q一Al相水 (王奉明，张靖周，王锁芳.不同形状扰流柱矩形通道内流动 淬组织特征为：初生固相率为53.54%，晶粒尺寸 特性研究.航空学报，2007,28(1)：37) 5.59m,形状因子0.61. 4]Zhang J Y,Chang H P.Experiment about heat transfer character- (3)排列方式和排列间距对半固态A1Si9Mg合 istic of midchord region of turbine blade with pin-fin arrays.J 金的组织有一定的影响，叉排优于顺排，本实验条件 Aerosp Power,2010,25 (3)521 (张镜洋，常海萍.涡轮叶片弦中区扰流柱强化换热实验.航 下理想的排列间距为行间距S=15mm,列间距L= 空动力学报，2010,25(3)：521) 40mm. [5] Deng D Y,Gao H S,Yu K H,et al.Numerical simulation on flow and heat transfer of elliptical pin-fins in cooling channel.J 参考文献 Aerosp Power,2010,25(7):1545 (邓丁元，高行山，虞跨海，等。椭圆形扰流柱冷却通道流动与 [1]Huang G L.The Effect of Bamboo-Shaped Pins on the Heat Trans- 换热数值研究.航空动力学报，2010,25(7)：1545) fer [Dissertation].Nanjing:Nanjing University of Acronautics [6]Xu C Q,Li L.Ding S T,et al.Heat transfer in rectangular pin- and Astronautics,2006 finned channel with perforated plate.J Propul Technol,2009,30 (黄国联.竹节形扰流柱对换热效果的影响[学位论文].南 (1):15北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 状初生 α--Al 相，枝晶破碎不完全，组织不均匀，且 液相较多，如图 6( c) 所示． 表 3 排列间距对 AlSi9Mg 微观组织的影响 Table 3 Effect of arrayed pitch on the microstructure of AlSi9Mg 行间距， S /mm 列间距， L /mm 初生固相率， fs /% 晶粒尺寸， ls /μm 形状因子， Fc 12 32 46. 40 5. 27 0. 55 15 40 53. 54 5. 59 0. 61 18 48 35. 50 5. 82 0. 37 研究表明，当扰流组排列较密时，金属液的流动 阻力较大，随着扰流组排列间距的增大，扰流柱的阻 力减小［3，13］． 因此，当扰流组排列较密时，金属液流 动速度较慢，枝晶间、枝晶与合金间的相互冲刷、碰 撞和剪切作用较小，晶粒易于长成比较粗大的枝晶， 加上扰流柱的冷却作用，在倾斜板底部凝固形成金 属壳，进一步阻碍金属液的流动，形成的半固态合金 组织不明显，枝晶破碎效果不好． 随着排列间距的增 大，对金属液的阻碍作用减少，枝晶间、枝晶与合金 间的相互冲刷、碰撞和剪切作用加强，枝晶破碎，组 织变得均匀，圆整度提高，形成组织较好的半固态合 金． 当排列间距继续增大时，扰流柱的阻力较小，金 属液流动速度较快，剪切作用较弱，扰流效果不明 显，部分晶粒又长大成为枝晶． 图 6 排列间距对 AlSi9Mg 组织的影响． ( a) S = 12 mm，L = 32 mm; ( b) S = 15 mm，L = 40 mm; ( c) S = 18 mm，L = 48 mm Fig． 6 Effect of arrayed pitch on the microstructure of AlSi9Mg: ( a) S = 12 mm，L = 32 mm; ( b) S = 15 mm，L = 40 mm; ( c) S = 18 mm，L = 48 mm 3 结论 ( 1) 扰流柱形状对半固态 AlSi9Mg 合金的组织 有一定的影响，当扰流柱形状为水滴形时，合金熔体 中初生 α--Al 相较多，组织致密均匀，边缘轮廓清晰 可见，枝晶臂基本消失，转变为蔷薇状或球形． ( 2) 当扰流柱排列方式为叉排，扰流柱为水滴 形时，制备的半固态 AlSi9Mg 合金中初生 α--Al 相水 淬组织特征为: 初生固相率为 53. 54% ，晶粒尺寸 5. 59 μm，形状因子 0. 61. ( 3) 排列方式和排列间距对半固态 AlSi9Mg 合 金的组织有一定的影响，叉排优于顺排，本实验条件 下理想的排列间距为行间距 S = 15 mm，列间距 L = 40 mm． 参 考 文 献 ［1］ Huang G L． The Effect of Bamboo-Shaped Pins on the Heat Trans￾fer ［Dissertation］． Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，2006 ( 黄国联． 竹节形扰流柱对换热效果的影响［学位论文］． 南 京: 南京航空航天大学，2006) ［2］ Wang F M． Design and Characteristic Research of the Water Drop￾shaped Pins ［Dissertation］． Nanjing: Nanjing University of Aero￾nautics and Astronautics，2005 ( 王奉明． 水滴形扰流元的设计和性能研究［学位论文］． 南 京: 南京航空航天大学，2005) ［3］ Wang F M，Zhang J Z，Wang S F． Study of flow characteristics inside rectangular channel with different pin fins． Acta Aeronaut Astronaut Sin，2007，28( 1) : 37 ( 王奉明，张靖周，王锁芳． 不同形状扰流柱矩形通道内流动 特性研究． 航空学报，2007，28( 1) : 37) ［4］ Zhang J Y，Chang H P． Experiment about heat transfer character￾istic of midchord region of turbine blade with pin-fin arrays． J Aerosp Power，2010，25( 3) : 521 ( 张镜洋，常海萍． 涡轮叶片弦中区扰流柱强化换热实验． 航 空动力学报，2010，25( 3) : 521) ［5］ Deng D Y，Gao H S，Yu K H，et al． Numerical simulation on flow and heat transfer of elliptical pin-fins in cooling channel． J Aerosp Power，2010，25( 7) : 1545 ( 邓丁元，高行山，虞跨海，等． 椭圆形扰流柱冷却通道流动与 换热数值研究． 航空动力学报，2010，25( 7) : 1545) ［6］ Xu G Q，Li L，Ding S T，et al． Heat transfer in rectangular pin￾finned channel with perforated plate． J Propul Technol，2009，30 ( 1) : 15 ·1246·