工程科学学报，第38卷，第2期：263-269,2016年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.2:263-269,February 2016 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2016.02.016:http://journals.ustb.edu.cn 蛇形通道制备半固态A380铝合金浆料组织的演变 刘志勇，毛卫民四，王伟番，郑志凯 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:weiminmao@263.net 摘要采用石墨质蛇形通道制备半固态A380铝合金浆料，并研究浆料制备过程中浆料组织的演变.结果显示，合金熔体 在蛇形通道内发生一次凝固，在其通道内壁的激冷和异质形核作用下形成大量的初生自由晶，半固态浆料的剩余液相在收集 坩埚内发生二次凝固形成二次非枝晶。初生晶粒的游离模型表明一部分初生自由晶直接生长为球晶，其他部分则成长为枝 晶，枝晶在“自搅拌”的作用下发生缩颈和熔断，通过“自旋转”在蛇形通道内得到初步球化和熟化.二次凝固形成的二次非枝 晶在收集坩埚内得到初步球化和熟化，同时初生晶粒在收集坩埚内得到进一步球化、熟化和均匀分布 关键词铝合金：半固态浆料：蛇形通道；组织演变：游离 分类号TG249:TG146.21 Microstructure evolution of the A380 aluminum alloy semi-solid slurry prepared by serpentine channel LIU Zhi-yong,MAO Wei-min,WANG Wei-pan,ZHENG Zhi-kai School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:weiminmao@263.net ABSTRACT The semi-solid slurry of A380 aluminum alloy was prepared by using a graphite serpentine channel and the microstruc- ture evolution during solidification was investigated.The result showed that,initial solidification occurred in the serpentine channel, and a large number of primary free grains generated in the alloy melt under the influence of chilling and heterogeneous nucleation caused by the serpentine channel inner wall.Secondary non-dendrites formed during secondary solidification which occurred in the remaining alloy melt of the semi-solid slurry in the collective crucible.The drifting model of primary grains displayed that a part of primary free grains directly grew to spherical grains,and others developed to dendrites.The "self-stirring"of the alloy melt made dendrites neck and fuse,and they got initial spheroidization and ripening through the "self-rotating"in the serpentine channel. Secondary non-dendrites formed during secondary solidification got initial spheroidization and ripening in the collective crucible.Mean- while,the primary grains got further spheroidization,ripening and uniform distribution in the collective crucible. KEY WORDS aluminum alloys;semi-solid slurry:serpentine channels;microstructural evolution:drifting l972年Spencer等m提出半固态成形技术，即触 对流的方法，如机械搅拌R-习和电磁搅拌，Spencer 变成形和流变成形，其中流变成形具有高效率、低能和Flemings等-认为非枝晶组织来源于枝晶的机 耗和品质优等特点，因此得到广泛关注和研究.制备 械折断、破碎、磨圆以及枝晶熟化引起的根部熔断， 半固态浆料是流变成形的关键，而半固态浆料中初即枝晶折断破碎理论和枝晶熔断理论.Fa等则 生晶粒的形貌和分布情况决定其品质.针对如何制 认为搅拌引起的强制对流有利于提高形核率从而抑 备高品质半固态浆料，早期研究者采用强剪切和强 制枝晶的生长，即抑制枝晶生长理论.李涛等切认为 收稿日期：2014-12-16 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB606300):国家自然科学基金资助项目(50774007)工程科学学报，第 38 卷，第 2 期: 263--269，2016 年 2 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 2: 263--269，February 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 02． 016; http: / /journals． ustb． edu． cn 蛇形通道制备半固态 A380 铝合金浆料组织的演变 刘志勇，毛卫民，王伟番，郑志凯 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: weiminmao@ 263． net 摘 要 采用石墨质蛇形通道制备半固态 A380 铝合金浆料，并研究浆料制备过程中浆料组织的演变． 结果显示，合金熔体 在蛇形通道内发生一次凝固，在其通道内壁的激冷和异质形核作用下形成大量的初生自由晶，半固态浆料的剩余液相在收集 坩埚内发生二次凝固形成二次非枝晶． 初生晶粒的游离模型表明一部分初生自由晶直接生长为球晶，其他部分则成长为枝 晶，枝晶在“自搅拌”的作用下发生缩颈和熔断，通过“自旋转”在蛇形通道内得到初步球化和熟化． 二次凝固形成的二次非枝 晶在收集坩埚内得到初步球化和熟化，同时初生晶粒在收集坩埚内得到进一步球化、熟化和均匀分布． 关键词 铝合金; 半固态浆料; 蛇形通道; 组织演变; 游离 分类号 TG249; TG146. 21 Microstructure evolution of the A380 aluminum alloy semi-solid slurry prepared by serpentine channel LIU Zhi-yong，MAO Wei-min ，WANG Wei-pan，ZHENG Zhi-kai School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: weiminmao@ 263． net ABSTＲACT The semi-solid slurry of A380 aluminum alloy was prepared by using a graphite serpentine channel and the microstruc￾ture evolution during solidification was investigated． The result showed that，initial solidification occurred in the serpentine channel， and a large number of primary free grains generated in the alloy melt under the influence of chilling and heterogeneous nucleation caused by the serpentine channel inner wall． Secondary non-dendrites formed during secondary solidification which occurred in the remaining alloy melt of the semi-solid slurry in the collective crucible． The drifting model of primary grains displayed that a part of primary free grains directly grew to spherical grains，and others developed to dendrites． The“self-stirring”of the alloy melt made dendrites neck and fuse，and they got initial spheroidization and ripening through the “self-rotating”in the serpentine channel． Secondary non-dendrites formed during secondary solidification got initial spheroidization and ripening in the collective crucible． Mean￾while，the primary grains got further spheroidization，ripening and uniform distribution in the collective crucible． KEY WOＲDS aluminum alloys; semi-solid slurry; serpentine channels; microstructural evolution; drifting 收稿日期: 2014--12--16 基金项目: 国家重点基础研究发展计划资助项目( 2011CB606300) ; 国家自然科学基金资助项目( 50774007) 1972 年 Spencer 等［1］提出半固态成形技术，即触 变成形和流变成形，其中流变成形具有高效率、低能 耗和品质优等特点，因此得到广泛关注和研究． 制备 半固态浆料是流变成形的关键，而半固态浆料中初 生晶粒的形貌和分布情况决定其品质． 针对如何制 备高品质半固态浆料，早期研究者采用强剪切和强 对流的方法，如机械搅拌［2--3］和电磁搅拌［4--5］，Spencer 和 Flemings 等［1--2］认为非枝晶组织来源于枝晶的机 械折断、破碎、磨圆以及枝晶熟化引起的根部熔断， 即枝晶折断破碎理论和枝晶熔断理论． Fan 等［6］则 认为搅拌引起的强制对流有利于提高形核率从而抑 制枝晶的生长，即抑制枝晶生长理论． 李涛等［7］认为