。774 北京科技大学学报 第32卷 了这一特点，但较低的剪切温度使浆料的流动性变 此选择合理的剪切温度至关重要， 差，给随后的浆料输送以及压铸成形带来了困难，因 150m 150m 150m 图5不同剪切温度下流变压铸建筑刮板显微组织.（号600℃：(580C:(9570℃ Fg 5 Micostuctresof the theadiecasting archicumlscmper at different shearng tempem ures(a 600C;(b 580C:(9 570C 52 0.90 锥桶冷却、内锥桶的强烈剪切扰动以及熔体自搅拌 混合的综合作用下完成的.由于内外锥桶对合金熔 且48 47 0.85 体产生了较强的冷却作用，使具有一定过热度的熔 0.83 0.82 体在较短的时间内下降到设定的凝固温度，同时由 44 》 于内锥桶的强烈剪切搅拌使得熔体内部形成一个相 浇注温度：680℃ 0.75 对均匀的成分场和温度场，产生大量的有效形核质 内锥桶转速：600r,min' 0.75 锥桶间隙：3mm 点，这些质点随着熔体温度的连续下降逐渐形成大 0.70 量的晶核.当熔体温度逐步下降到与锥桶桶体温度 570 58 90 600 剪切温度℃ 相同时，合金熔体进入等温剪切阶段，该阶段强烈的 图6剪切温度与晶粒尺寸及形状因子的关系 剪切搅拌作用极大地改善了熔体中的传热和传质过 Fg 6 R eltions of shearing tmperaure to mea panicle dimeter 程，抑制了晶粒的长大.许多学者0认为，粒状 and shape fac pr 晶粒在逐渐生长的同时还会发生自旋转运动，使晶 2.4组织形成机理及凝固行为 粒周围溶质和温度分布更均匀，有利于晶粒趋于球 根据本文中的流变压铸工艺以及实验可分析出 形，从而获得球状及近球状的半固态组织.根据生 A1D镁合金熔体的凝固主要经历了一次凝固和 长动力学计算，认为粒状晶粒进行球状生长的条件 二次凝固两个阶段.图7为流变压铸成形中合金熔 为11 体的凝固过程. (1) 一次凝固主要发生在半固态浆料制备阶段，包 R[6+512]R 括连续快速冷却、等温剪切以及浆料快速输送三个 式中，R为粒状晶粒以球形方式长大的临界半径 阶段.连续快速冷却主要发生在合金熔体开始进入 入、入分别为固相和液相合金的热导率，R为粒状 半固态设备锥桶间隙.熔体在锥桶间隙的流动是在 晶粒的临界半径.另外，过冷的熔体中会有部分晶北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 了这一特点, 但较低的剪切温度使浆料的流动性变 差, 给随后的浆料输送以及压铸成形带来了困难, 因 此选择合理的剪切温度至关重要 . 图 5 不同剪切温度下流变压铸建筑刮板显微组织 .( a) 600℃;( b) 580℃;( c) 570℃ Fig.5 Microstructuresoftherheo-diecastingarchitecturalscraperatdifferentshearingtemperatures:(a) 600℃;( b) 580℃;( c) 570℃ 图 6 剪切温度与晶粒尺寸及形状因子的关系 Fig.6 Relationsofshearingtemperaturetomeanparticlediameter andshapefactor 2.4 组织形成机理及凝固行为 根据本文中的流变压铸工艺以及实验可分析出 AZ91D镁合金熔体的凝固主要经历了一次凝固和 二次凝固两个阶段.图 7为流变压铸成形中合金熔 体的凝固过程. 一次凝固主要发生在半固态浆料制备阶段, 包 括连续快速冷却 、等温剪切以及浆料快速输送三个 阶段.连续快速冷却主要发生在合金熔体开始进入 半固态设备锥桶间隙 .熔体在锥桶间隙的流动是在 锥桶冷却 、内锥桶的强烈剪切扰动以及熔体自搅拌 混合的综合作用下完成的.由于内外锥桶对合金熔 体产生了较强的冷却作用, 使具有一定过热度的熔 体在较短的时间内下降到设定的凝固温度, 同时由 于内锥桶的强烈剪切搅拌使得熔体内部形成一个相 对均匀的成分场和温度场, 产生大量的有效形核质 点, 这些质点随着熔体温度的连续下降逐渐形成大 量的晶核 .当熔体温度逐步下降到与锥桶桶体温度 相同时, 合金熔体进入等温剪切阶段, 该阶段强烈的 剪切搅拌作用极大地改善了熔体中的传热和传质过 程, 抑制了晶粒的长大.许多学者 [ 10--11] 认为, 粒状 晶粒在逐渐生长的同时还会发生自旋转运动, 使晶 粒周围溶质和温度分布更均匀, 有利于晶粒趋于球 形, 从而获得球状及近球状的半固态组织 .根据生 长动力学计算, 认为粒状晶粒进行球状生长的条件 为 [ 12] RΓ = 6 +15 1 + λs λl R ＊ ( 1) 式中, RΓ为粒状晶粒以球形方式长大的临界半径, λs、λl分别为固相和液相合金的热导率, R ＊ 为粒状 晶粒的临界半径 .另外, 过冷的熔体中会有部分晶 · 774·