·1042 工程科学学报，第39卷，第7期 有影响是个值得探讨的问题.为了研究沿流程长度成 压头 分偏析及合金组织的变化规律，笔者采用挤压铸造方 上模 法铸造A357铝合金螺旋线试样，研究了挤压铸造中 沿流程长度Si元素与Mg元素的成分偏析和合金组织 的变化规律 下模 1实验 压室 1.1合金的熔炼 实验合金选用铸造铝合金A357,其化学成分（质 量分数)为7.08%Si,0.44%Mg,0.16%Ti,0.025%V, 顶杆 0.20%Fe,0.004%Cu,其余为AL.合金液相线和固相 线温度分别为615℃和560℃.用井式电阻炉熔炼，用 C2C1。除气精炼（用量为0.2%）.然后将合金液静置， 准备实验 图2螺旋线试样模具原理图 1.2试样的制备 Fig.2 Schematic diagram of spiral line sample mold 设计了具有单一流程长度的挤压铸造零件，螺旋 1.3测试分析 线试样，来研究在流程长度上的成分偏析.螺旋线形 试样采用化学分析的方法检测硅元素和镁元素的 状如图1所示，它灵敏度较高，对比形象，合金充型的 含量.在浇铸前对合金进行取样，测定其Si元素和Mg 距离长，铸型结构布局紧凑 元素的含量作为合金的平均成分。·Si元素的初始质 A-A 量分数为6.81%，Mg元素的初始质量分数为0.43%. 对得到的挤压螺旋线试样从浇口位置开始到螺旋线末 端每间隔为130mm取一个样，依次标记为A到J,取 样位置如图3所示.每个试样测量三次Si元素和Mg 元素含量，以三次测量值的平均值作为该点处的含量. 使用DM2000型号金相显微镜，对每个测试点处进行 金相组织观测 图1螺旋线形状 Fig.1 Spiral line sample 试样制备过程在THPI6-200A压机上完成，试样 模具材料为H13钢，主要包括上模、下模和压头三部 分，上模是总长度1350mm的阿基米德螺旋线状型腔， 螺旋线横截面的宽度为8mm,高度为8mm,下模的主 要部分是储存合金熔体的圆柱形压室，而且压室侧壁 图3测试位置示意图 上部开有与阿基米德螺旋线型腔连接的浇道.模具的 Fig.3 Diagram of detection point 总体结构原理如图2所示. 合金浇注温较低时，合金液内部先凝固的晶粒数 2结果 量较多，先凝固相具有低的元素浓度，液相的浓度升 2.1沿流程长度的成分偏析 高，所以对合金的初始浓度影响较大.为了使合金液 Si元素和Mg元素的沿流程变化如表1、图4和图 的初始浓度较稳定，实验选择高的过热度.工艺参数 5所示. 为：浇注温度710℃，挤压压力60MPa,挤压速度40mm· 从图4中可以看出，Si元素含量在流程长度方向 s,模具预热温度200℃，保压时间15s,开始加压时 上分布不均匀：在螺旋线的两端，Sⅰ元素含量要高于螺 间5s. 旋线中部的Si元素含量.比较合金的初始S元素含工程科学学报，第 39 卷，第 7 期 有影响是个值得探讨的问题． 为了研究沿流程长度成 分偏析及合金组织的变化规律，笔者采用挤压铸造方 法铸造 A357 铝合金螺旋线试样，研究了挤压铸造中 沿流程长度 Si 元素与 Mg 元素的成分偏析和合金组织 的变化规律． 1 实验 1. 1 合金的熔炼 实验合金选用铸造铝合金 A357，其化学成分( 质 量分数) 为 7. 08% Si，0. 44% Mg，0. 16% Ti，0. 025% V， 0. 20% Fe，0. 004% Cu，其余为 Al． 合金液相线和固相 线温度分别为 615 ℃和 560 ℃ ． 用井式电阻炉熔炼，用 C2C16除气精炼( 用量为 0. 2% ) ． 然后将合金液静置， 准备实验． 1. 2 试样的制备 设计了具有单一流程长度的挤压铸造零件，螺旋 线试样，来研究在流程长度上的成分偏析． 螺旋线形 状如图 1 所示，它灵敏度较高，对比形象，合金充型的 距离长，铸型结构布局紧凑． 图 1 螺旋线形状 Fig． 1 Spiral line sample 试样制备过程在 THP16--200A 压机上完成，试样 模具材料为 H13 钢，主要包括上模、下模和压头三部 分，上模是总长度 1350 mm 的阿基米德螺旋线状型腔， 螺旋线横截面的宽度为 8 mm，高度为 8 mm，下模的主 要部分是储存合金熔体的圆柱形压室，而且压室侧壁 上部开有与阿基米德螺旋线型腔连接的浇道． 模具的 总体结构原理如图 2 所示． 合金浇注温较低时，合金液内部先凝固的晶粒数 量较多，先凝固相具有低的元素浓度，液相的浓度升 高，所以对合金的初始浓度影响较大． 为了使合金液 的初始浓度较稳定，实验选择高的过热度． 工艺参数 为: 浇注温度 710 ℃，挤压压力 60 MPa，挤压速度 40 mm· s － 1，模具预热温度 200 ℃，保压时间 15 s，开始加压时 间 5 s． 图 2 螺旋线试样模具原理图 Fig． 2 Schematic diagram of spiral line sample mold 1. 3 测试分析 试样采用化学分析的方法检测硅元素和镁元素的 含量． 在浇铸前对合金进行取样，测定其 Si 元素和 Mg 元素的含量作为合金的平均成分 ω0 ． Si 元素的初始质 量分数为 6. 81% ，Mg 元素的初始质量分数为 0. 43% ． 对得到的挤压螺旋线试样从浇口位置开始到螺旋线末 端每间隔为 130 mm 取一个样，依次标记为 A 到 J，取 样位置如图 3 所示． 每个试样测量三次 Si 元素和 Mg 元素含量，以三次测量值的平均值作为该点处的含量． 使用 DM2000 型号金相显微镜，对每个测试点处进行 金相组织观测． 图 3 测试位置示意图 Fig． 3 Diagram of detection point 2 结果 2. 1 沿流程长度的成分偏析 Si 元素和 Mg 元素的沿流程变化如表 1、图 4 和图 5 所示． 从图 4 中可以看出，Si 元素含量在流程长度方向 上分布不均匀; 在螺旋线的两端，Si 元素含量要高于螺 旋线中部的Si元 素 含 量． 比 较 合 金 的 初 始Si元 素 含 · 2401 ·