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LY12鋁合金半固態(tài)二次加熱工藝及組織演變
半固態(tài)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(tài)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(shù),使非枝晶組織逐漸長大并轉(zhuǎn)化為球狀,為觸變成形創(chuàng)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(guī)律是半固態(tài)觸變成形的重要研究內(nèi)容。傾斜式冷卻剪切技術(shù)作為一種新的半固態(tài)成形技術(shù),具有工藝簡捷、設(shè)備成本低廉、生產(chǎn)效率高,可制備高熔點半固態(tài)材料的特點。利用該技術(shù)成功制備了7075、112及A356等鋁合金半固態(tài)漿料。本文對傾斜式冷卻剪切技術(shù)制備的半固態(tài)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(tài)組織。并對LY12半固態(tài)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(dǎo)意義。
實驗所用材料為LY12鋁合金(相當(dāng)于美國牌號2024),合金的化學(xué)成分為(質(zhì)量分數(shù),%):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(yōu)化的制漿工藝參數(shù)為澆注溫度660℃、澆注長度500mm、傾斜角度60°、結(jié)晶器預(yù)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(tài)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(tài)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(tài)組織。晶粒大小在55~65μm,液相率為43%~45%。LY12半固態(tài)鋁合金坯料二次加熱組織演變規(guī)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(tài)坯料易發(fā)生嚴重變形并出現(xiàn)流淌現(xiàn)象,使得半固態(tài)組織重熔無法進行。
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