復(fù)合材料 冷卻斜槽法鑄造和其局部重熔演化過(guò)程中的半固態(tài)微觀結(jié)構(gòu) 摘要 l 合材料的半固態(tài)結(jié)構(gòu)及斜槽鑄造的部分重熔過(guò)程。該鑄態(tài)微觀結(jié)構(gòu)的形態(tài)，大小和形狀受保溫時(shí)間等的因素影響。據(jù)調(diào)查結(jié)果表明：該 狀因子 - 與保溫時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。 1 。導(dǎo)言 眾所周知，半固態(tài)加工（ 的有很多顯著的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的鑄造相比它盡量減少宏觀偏析、凝固收縮和形成溫度。關(guān)鍵該固相 1 半固態(tài) 合金的形成是由于缺乏樹(shù)突狀形態(tài) 。典型的非樹(shù)突狀的微觀結(jié)構(gòu) 需要的是構(gòu)成固相球懸浮在 液相。觸變的影響，該合金半固態(tài)使他們能夠處理大量固體。許多不同的 路線已被用來(lái)生產(chǎn)非樹(shù)突狀結(jié)構(gòu)， 如磁流體（磁流體）攪拌，噴射成形， 應(yīng)變誘導(dǎo)熔體激活結(jié)晶和部分熔化（ 的液相 /近液相線鑄造等 3 。 最近，切爾文斯基 9月 11 日 調(diào)查的制作鎂合金半固態(tài)組件的注塑成型過(guò)程。 菲爾德等人 12 研究形成的半固態(tài)鎂 鋅合金擠壓 13 修建了一個(gè)模型，半固態(tài)金屬的生長(zhǎng) 形態(tài)，用凝固和液體流速作為影響晶體形態(tài)的變化。過(guò)磷酸鈣斜槽的冷卻過(guò)程技術(shù)是一個(gè)簡(jiǎn)單的路線。初級(jí)階段，在半固態(tài)合金冷卻斜槽重熔 14 已成為球后 。哈加和鈴木 14,15 調(diào)查鋁錠的生產(chǎn)過(guò)程為鋁 - 6 過(guò)共晶鋁硅合金鎂含量高，含有大量硬顆粒 l 復(fù)合材料是潛在的汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)材料，因?yàn)閺?fù)合有較高的熔融溫度， 低密度，高硬度，低的熱膨脹 系數(shù)和相當(dāng)高的彈性模量 8 。但是，鋼筋的主要 此， 復(fù)合材料與粒子需要修改以獲取足夠的機(jī)械強(qiáng)度和延展性。有報(bào)道說(shuō)，稀土元素，如 16, 17 和其鹽類 18,19 可以修改 。經(jīng)司馬在以往的研究 8 預(yù)計(jì)以改善力學(xué)性能半固態(tài)微觀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的 l 復(fù)合已制作完成 。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)樾枰鋽D壓和變形。部分工作已進(jìn)行了對(duì)半固態(tài) l 復(fù)合材料進(jìn)行了冷卻斜槽鑄造和部分重熔過(guò)程。在目前的研究中， l 半固態(tài)的在原 l 合材料編寫(xiě)的冷卻斜槽鑄造和部分重熔過(guò)程 和影響等溫持有時(shí)間對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的綜合考察 。 2 。實(shí)驗(yàn)程序 3 間合金（錠） ，純銅 （錠， > 純度）和鎂（錠， > 純度） 被用來(lái)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)合金。約 520克共晶鋁硅中間合金熔體熔融在一個(gè)石墨坩堝電阻爐。約 100 克，鎂和 26 克 銅，預(yù)熱在 300 c ，分別加入到 體在 68015 分鐘之后，熔體被注入模具鋼通過(guò)鋁冷卻斜槽（預(yù)熱在300 ） 產(chǎn)生 l 復(fù)合錠，化學(xué)成分列于表 1 。 表 1 ） 鑄造工藝如圖 1所示。 圖 1 冷卻斜槽鑄造和部分重熔技術(shù)示意圖 15 （通過(guò)從 15 ） 。隨后， 該鋼錠被削減成一系列 12 毫米× 12 毫米× 12 毫米的樣本。該部分重熔過(guò)程在垂直管式爐，樣本加熱 高達(dá) 560 0 ， 60 ， 180 和 600 分鐘，然后淬在冷水中。金相試樣拋光通過(guò)光學(xué)顯微鏡和使用標(biāo)準(zhǔn)程序觀看微觀結(jié)構(gòu)。 的氫氟酸水溶液用來(lái)蝕刻拋光樣本。通過(guò)定量分析系統(tǒng)主要固相進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（ 統(tǒng) 美國(guó)） 。 3 。結(jié)果與討論 據(jù)組成的合金和研究 8,16 ，作為鑄態(tài)組織的綜合構(gòu)成對(duì) - 顯示，作為典型的鑄態(tài)組織在復(fù)合 別由正常的鑄造和冷卻斜槽鑄造。那個(gè)微觀結(jié)構(gòu)的綜合顯示，形態(tài)小的 常的復(fù)合材料是樹(shù)突狀（如圖 2A 中箭頭表示），大小約 200 納米。第一階段，在復(fù)合材料冷卻邊坡現(xiàn)澆更改樹(shù)突狀至球形與直徑約 10 納米，顯然可以在圖 2 一個(gè)原因是由于增加在核襯底在熔融后鑄件冷卻邊坡 ;另一個(gè)原因是有關(guān)流動(dòng)熔體對(duì)邊坡。流動(dòng)熔體會(huì)造成部分 片段的樹(shù)突由對(duì)流。 圖 2 l 復(fù)合材料鑄態(tài)的顯微組織 8 圖 3 A 0 ， 60 ， 180 和 600 分鐘的冷卻斜槽鑄造演化過(guò)程的 半 固態(tài) 微觀結(jié)構(gòu) 圖 3 復(fù)合材料 卻斜槽鑄造不同的保溫時(shí)間的半固態(tài)微觀結(jié)構(gòu)（ a） 30 分鐘 （ b） 60 分鐘 （ c） 180 分鐘 （ d） 600 分鐘。 圖 3 為 該 鑄態(tài)粗 變?yōu)橐徊灰?guī)則形狀，略圓，以及形態(tài) 均粒徑 為 球狀 ，保溫 時(shí)間增加至60分鐘，形態(tài) 學(xué)研究 要 復(fù)合成為 平均粒徑 85 納米 橢圓形狀和 球形。 在圖 3 一些較小的 全 溶解尚存在液體 中如圖白色箭頭 表明的那樣。圖 3 C 表明，與 溫 處理 180分鐘 的綜合微觀結(jié)構(gòu) 形態(tài)無(wú)明顯改變，不過(guò)， 鋁顆粒 平均粒徑增加111 納 米。 有興趣地注意到在圖箭頭所表明的那樣 一些出現(xiàn)表面上的大球形顆粒。該 區(qū)域 幸存下來(lái)的小固體顆粒 數(shù)額 增加，與 60 分鐘保溫時(shí)間 比較看來(lái) 液體分?jǐn)?shù)增加。不幸的是，液體分?jǐn)?shù)無(wú)法衡量在本研究中存活的小型固態(tài)粒子。普瓦里埃等人 20 報(bào)道說(shuō)， 鋁銅合金的液體 體 積分?jǐn)?shù)略有下降，在半固態(tài)等溫處理 粗化時(shí)期 。這一現(xiàn)象需要進(jìn)一步的研究。 圖 4該復(fù)合材料不同等溫時(shí)間鋁“小顆?！钡慕鹣囡@示。 （ a ）在 180 分鐘 （ b ） 600 分鐘 圖 4 小柱狀 形態(tài)和一些幸存 不規(guī)則形狀 固相標(biāo)注由 圖 4 頭所示 。等溫處理時(shí)間高達(dá) 600 分鐘 時(shí) ， 如圖所示 小 狀 仍然是球形，。 小顯然 增加平均粒徑 149 納米。此外，該金 相 存活的固體 小 顆粒明顯減少，表面上大 - 顆粒出現(xiàn)。凝固的液體在處理樣品之前，淬火在水中，并且出現(xiàn)和消失，可能是由于淬火處理時(shí)間差異。從圖 4B，這是清楚地表明，存活的固體顆粒形態(tài)沒(méi)有明顯變化 . 更深入的了解的演變固體顆粒，晶粒的最后尺寸它決定了它的綜合力學(xué)性能 21 。較早前 8 進(jìn)行了研究， 從一個(gè)傳統(tǒng)的鑄造樹(shù)突狀結(jié)構(gòu)等溫控制形成一個(gè)半固態(tài)結(jié)構(gòu)。過(guò)渡期的固相從樹(shù)突狀成球形認(rèn)為是由于液體的滲透，即晶界是滲透液在半固態(tài)等溫控制，造成枝晶破碎，然后，支離破碎枝晶改變成球狀或橢球粒。 圖 5 圖 6溫時(shí)間的關(guān)系。 鋁顆 粒晶粒的尺寸和保溫時(shí)間之間的關(guān)系圖 5 所示 。 鋁顆粒大小隨持有時(shí)間粗化機(jī)制是聚結(jié)的粒子，即將各部分結(jié)合在一起形成的，形成新的大的顆粒 22 。另一個(gè)奧斯特瓦爾德 22,23 成熟粗化機(jī)制 ，在其中規(guī)模較大的顆粒增長(zhǎng)和規(guī)模較小的顆粒熔。 利用圖像分析系統(tǒng)，有多少對(duì)象在選定的地區(qū)，以及以選定的對(duì)象可以衡量 2 周長(zhǎng)及面積 。一般情況下，形成一個(gè)對(duì)象的特點(diǎn)是形狀因子定義為 2 ： 那里的 2 。在圖 6表明 等溫處理改變形狀因子結(jié)果。這 是表示形狀因子迅速增加，保溫時(shí)間從 30至 180分鐘然而 個(gè)更大的保溫時(shí)間結(jié)果不能相當(dāng)大的變化 這表明該 乎達(dá)到最高值。 據(jù)報(bào)道，固相顆粒趨于球形，但對(duì)于較長(zhǎng)的保溫時(shí)間，形狀顆粒的變化放緩甚至逆轉(zhuǎn)高的固體體積分?jǐn)?shù) 21 。要隨時(shí)想到，高固體體積分?jǐn)?shù)也意味著高的連續(xù)性，這可以歸因于球形硬撞擊的固體顆粒，導(dǎo)致顆粒的形狀扭曲 21 。在本研究中，微觀結(jié)構(gòu)的固相體積分?jǐn)?shù)是相對(duì)較低（ 根據(jù)結(jié)果的定量分析，因此，努力降低撞擊機(jī)會(huì)和增加時(shí)間，更高曲率部分的固體 顆粒會(huì)被溶解，并導(dǎo)致增加 最后過(guò)程中達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡后顆粒的形狀因子不會(huì)改變。 4 結(jié)論 復(fù)合材料 結(jié)果表明： (一 ) 或橢圓形 ; （二）增加保溫時(shí)間從 30至 600分鐘， 0到 150米增加，其形態(tài)變得更接近于球形 ; （三）鋁固體顆粒形狀因子保溫時(shí)間從 30至 60分鐘時(shí)迅速?gòu)?