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LY12鋁合金半固態二次加熱工藝及組織演變
半固態觸變成形一般包括三道工序:坯料制備、二次加熱(局部重熔)和觸變成形三個階段。其中坯料的二次加熱在半固態觸變成形工藝中起著承上啟下的作用,其目的是為了獲得不同工藝所需的固相體積分數,使非枝晶組織逐漸長大并轉化為球狀,為觸變成形創造有利條件。因此嚴格控制二次加熱工藝,研究二次加熱過程中組織演變規律是半固態觸變成形的重要研究內容。傾斜式冷卻剪切技術作為一種新的半固態成形技術,具有工藝簡捷、設備成本低廉、生產效率高,可制備高熔點半固態材料的特點。利用該技術成功制備了7075、112及A356等鋁合金半固態漿料。本文對傾斜式冷卻剪切技術制備的半固態坯料進行二次加熱試驗,通過控制二次加熱工藝條件獲得了均勻、圓整的半固態組織。并對LY12半固態合金二次加熱時組織演變機理進行了研究,對其觸變成形工藝的制定具有指導意義。
實驗所用材料為LY12鋁合金(相當于美國牌號2024),合金的化學成分為(質量分數,%):0.5Si,1.2~1.8Mg,3.8~4.9Cu,0.5Fe,0.25Zn,0.3~0.9Mn,0.1Ge,余量為Al。優化的制漿工藝參數為澆注溫度660℃、澆注長度500mm、傾斜角度60°、結晶器預熱溫度500℃,將熔融金屬液澆入金屬模成形,得到Φ27mm×20mm的圓柱形棒料,其顯微組織為均勻、細小的非枝晶近球形組織。將半固態坯料加工成Φ27mm×20mm的薄片,取四分之一扇形作為試驗用試樣,放人SX2-4-10型箱式電阻爐中進行二次加熱重熔,控溫精度為±l℃。為保證半固態成形的固相率要求,將電阻爐分別加熱到605、610、615和620℃,試樣在相同溫度下分別保溫5、10、15和20min后,將試樣迅速取出淬水冷卻(水溫為室溫)。
二次加熱溫度和保溫時間共同影響著二次加熱組織的演變過程。二次加熱溫度越高,組織演化進程加快;保溫時間越長,晶粒球化效果越顯著。加熱溫度在610~615℃,保溫10~15min,可以獲得均勻、圓整的半固態組織。晶粒大小在55~65μm,液相率為43%~45%。LY12半固態鋁合金坯料二次加熱組織演變規律:初始晶粒合并長大→球化→長大→溶解、消失。二次加熱溫度高于620℃時,半固態坯料易發生嚴重變形并出現流淌現象,使得半固態組織重熔無法進行。
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