D0I:10.13374/.issn1001-053x.2011.10.006 第33卷第10期 北京科技大学学报 Vol.33 No.10 2011年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2011 扰流柱参数对半固态AS9Mg组织的影响 谭建波四李增民李立新 郭莉军冯清梅 河北科技大学材料科学与工程学院，石家庄050018 ☒通信作者，E-mail:tanjianl998@163.com 摘要提出将扰流冷却技术应用于半固态合金制备中，在自制的倾斜冷却装置内安放扰流柱，制备半固态A1S9Mg合金水 淬试样，用定量分析技术分析试样组织，研究扰流柱形状、排列方式和排列间距对半固态AS9Mg合金组织的影响.结果表 明：扰流柱为水滴形时，制备的半固态AS9Mg合金中初生a一A1相较多，组织均匀，边缘轮廓清晰，初生α一A1相为球形或近 球形，水淬组织特征为初生固相率53.54%，晶粒尺寸5.59μm,形状因子0.61.扰流柱的排列方式和排列间距对半固态A1- Si9Mg合金组织有较大的彩响，叉排优于顺排，理想的排列间距为行间距S=15mm,列间距L=40mm. 关键词铝合金：半固态：凝固：扰流柱：显微结构 分类号TG146.4 Influence of the parameters of pin fins on the microstructures of semi-solid Al- Si9Mg alloy TAN Jian-bo,L Zeng-min,LI Li-xin,GUO Li-jun,FENG Qing-mei Sehool of Material Science and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China Corresponding author,E-mail:tanjian1998@163.com ABSTRACT A burbling cooling technique used for preparing semi-solid alloys was presented.Water quenching specimens made of semi-solid AlSi9Mg alloy were prepared by which pin fins were put into a homemade sloping cooling device.The microstructures of the specimens were analyzed by the quantitative analysis technique.The influence of the shape,arrayed mode and arrayed pitch of pin fins on the microstructure of semi-solid AlSi9Mg alloy was studied.It is revealed that when the sectional shape of pin fins is water drop shaped,more aAl phases with homogeneous microstructure and clear outline are obtained in the semi-solid alloy melt,showing spheri- cal or nearly spherical shapes.The water quenching characteristics are the primary solid rate of 53.54%,the grain size of 5.59 um and the shape factor of 0.61.Different arrayed modes and different arrayed pitches of pin fins have great influence on the microstructure of the semi-solid AlSi9Mg alloy melt.The cross array has more advantages over the order array under the same conditions,and the ideal spacing is the one with line spacing S=15 mm and column spacing L=40 mm. KEY WORDS aluminum alloys:semi-solid:solidification:pin fins:microstructure 钝体扰流问题大量地出现在各种实际问题中， 思路，将扰流柱冷却技术应用到半固态合金的制备 如风工程、海洋工程、化学工程、地面交通、航空航天 中，利用自制的倾斜冷却剪切流变装置，在倾斜板内 以及体育运动的广泛领域0.扰流柱群因其固有的 放置扰流柱，研究了扰流柱形状、排列方式及排列间 强化传热和结构特征，在涡轮发动机叶片尾缘的冷 距对半固态ASi9Mg合金组织的影响. 却结构中起着十分重要的作用，因此国内外学者就 扰流柱对涡轮发动机叶片尾缘冷却效果进行了大量 1实验 的研究，取得了可喜的成果-.倾斜板法制备半固 实验所用材料为AISi9Mg合金，名义成分为 态合金，流程短、成本低，因此本文借鉴其研究 9%Si,0.25%Mg,0.4%Mn（质量分数)，余量为 收稿日期：2010-10-08 基金项目：河北省自然科学基金资助项目(E2010000880):河北科技大学博士基金资助项目(QD200901)第 33 卷 第 10 期 2011 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 10 Oct． 2011 扰流柱参数对半固态 AlSi9Mg 组织的影响 谭建波 李增民 李立新 郭莉军 冯清梅 河北科技大学材料科学与工程学院，石家庄 050018 通信作者，E-mail: tanjian1998@ 163． com 摘 要 提出将扰流冷却技术应用于半固态合金制备中，在自制的倾斜冷却装置内安放扰流柱，制备半固态 AlSi9Mg 合金水 淬试样，用定量分析技术分析试样组织，研究扰流柱形状、排列方式和排列间距对半固态 AlSi9Mg 合金组织的影响． 结果表 明: 扰流柱为水滴形时，制备的半固态 AlSi9Mg 合金中初生 α--Al 相较多，组织均匀，边缘轮廓清晰，初生 α--Al 相为球形或近 球形，水淬组织特征为初生固相率 53. 54% ，晶粒尺寸 5. 59 μm，形状因子 0. 61. 扰流柱的排列方式和排列间距对半固态 Al￾Si9Mg 合金组织有较大的影响，叉排优于顺排，理想的排列间距为行间距 S = 15 mm，列间距 L = 40 mm． 关键词 铝合金; 半固态; 凝固; 扰流柱; 显微结构 分类号 TG146. 4 Influence of the parameters of pin fins on the microstructures of semi-solid Al￾Si9Mg alloy TAN Jian-bo ，LI Zeng-min，LI Li-xin，GUO Li-jun，FENG Qing-mei School of Material Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China Corresponding author，E-mail: tanjian1998@ 163． com ABSTRACT A burbling cooling technique used for preparing semi-solid alloys was presented． Water quenching specimens made of semi-solid AlSi9Mg alloy were prepared by which pin fins were put into a homemade sloping cooling device． The microstructures of the specimens were analyzed by the quantitative analysis technique． The influence of the shape，arrayed mode and arrayed pitch of pin fins on the microstructure of semi-solid AlSi9Mg alloy was studied． It is revealed that when the sectional shape of pin fins is water drop shaped，more α-Al phases with homogeneous microstructure and clear outline are obtained in the semi-solid alloy melt，showing spheri￾cal or nearly spherical shapes． The water quenching characteristics are the primary solid rate of 53. 54% ，the grain size of 5. 59μm and the shape factor of 0. 61. Different arrayed modes and different arrayed pitches of pin fins have great influence on the microstructure of the semi-solid AlSi9Mg alloy melt． The cross array has more advantages over the order array under the same conditions，and the ideal spacing is the one with line spacing S = 15 mm and column spacing L = 40 mm． KEY WORDS aluminum alloys; semi-solid; solidification; pin fins; microstructure 收稿日期: 2010--10--08 基金项目: 河北省自然科学基金资助项目( E2010000880) ; 河北科技大学博士基金资助项目( QD200901) 钝体扰流问题大量地出现在各种实际问题中， 如风工程、海洋工程、化学工程、地面交通、航空航天 以及体育运动的广泛领域［1］． 扰流柱群因其固有的 强化传热和结构特征，在涡轮发动机叶片尾缘的冷 却结构中起着十分重要的作用，因此国内外学者就 扰流柱对涡轮发动机叶片尾缘冷却效果进行了大量 的研究，取得了可喜的成果［2--6］． 倾斜板法制备半固 态合金，流程短、成本低［7--9］，因此本文借鉴其研究 思路，将扰流柱冷却技术应用到半固态合金的制备 中，利用自制的倾斜冷却剪切流变装置，在倾斜板内 放置扰流柱，研究了扰流柱形状、排列方式及排列间 距对半固态 AlSi9Mg 合金组织的影响． 1 实验 实验 所 用 材 料 为 AlSi9Mg 合 金，名 义 成 分 为 9% Si，0. 25% Mg，0. 4% Mn ( 质量分数) ，余量为 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.10.006