CN109128078A - 一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,首先采用压铸方法进行合金坯锭的预成型,从而有效破碎枝晶组织,获得晶粒细小的初生相,同时使组织内部存留一定的畸变能。然后将铝合金压铸坯锭加热到固‑液两相区进行等温半固态热处理,通过调整等温热处理温度和保温时间,从而获得理想的半固态浆料。通过调整压铸工艺,改变合金坯锭后续等温半固态热处理过程中的组织演变参数,从而能够获得预期的半固态合金浆料制备所需的压铸坯锭原料。之后,将合金压铸坯锭加热到固‑液两相区进行等温半固态热处理,可以通过调整等温热处理温度和保温时间,最终获得理想的半固态浆料。
Description
技术领域
本发明属于半固态浆料制备方法,涉及一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法。
背景技术
文献“《一种应用于半固态触变成形的变形铝合金高固相分数半固态浆料的制备方法》,CN 107012415 A[P].2017.”公开了一种半固态浆料的制备方法,该方法首先将变形铝合金在再结晶温度以上热挤压成棒材或者热轧制成板材;热变形后的变形铝合金自然冷却至室温;再将室温状态下的变形铝合金进行定量分割得到坯料;最后利用电阻炉将坯料进行半固态处理,获得半固态浆料。该方法所需变形动力大,生产过程长,生产装备昂贵。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,解决应变诱发激活法制备触变成形浆料时能耗大且生产装备昂贵的问题。
技术方案
一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:采用压铸方法进行Al-5Mg-5Si-2Mn合金坯锭的预成型,然后再将坯锭加热到固-液两相区进行等温半固态热处理后获得半固态浆料,步骤如下:
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为0MPa~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在600℃~635℃等温温度下,选择等温时间4min~63min,得到半固态铝合金浆料。
当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为4min~63min。
当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为4min~63min。
当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为15min~20min。
当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为15min~20min。
当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为615℃~625℃,等温时间为15min~20min。
当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为615℃~625℃,等温时间为15min~20min。
当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为625℃~635℃,等温时间为15min~20min。
当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为625℃~635℃,等温时间为15min~20min。
有益效果
本发明提出的一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,首先采用压铸方法进行合金坯锭的预成型,从而有效破碎枝晶组织,获得晶粒细小的初生相,同时使组织内部存留一定的畸变能。然后将铝合金压铸坯锭加热到固-液两相区进行等温半固态热处理,通过调整等温热处理温度和保温时间,从而获得理想的半固态浆料。
本发明的有益效果如下:
(1)在合金凝固过程中对合金进行加压变形处理,即采用压铸方法进行合金坯锭的预成型,可以通过调整合金压射压力,来实现不同压力下实验合金的压铸坯锭成型。与重力铸造得到的坯锭相比较,由于压铸的高压成型,压铸坯锭组织中存在一定的畸变能,因此这种方法可以使坯锭的半固态组织的转变过程和形态更为高效。与应变诱发激活法相比较,此方法不仅具有“一机两用”的优势,而且这种液相法坯料制备方法所需的变形动力显著减小。
(2)压铸机在此过程中不仅可以进行合金坯锭的预成型,而且可以将经过等温半固态热处理后的坯锭直接压铸成型,从而具有“一机两用”的优势。
(3)通过调整压铸工艺,可以改变合金坯锭后续等温半固态热处理过程中的组织演变参数,如初生固相晶粒尺寸和圆整度、晶粒粗化速率、固相率等,从而能够获得预期的半固态合金浆料制备所需的压铸坯锭原料。之后,将合金压铸坯锭加热到固-液两相区进行等温半固态热处理,可以通过调整等温热处理温度和保温时间,最终获得理想的半固态浆料。
附图说明
图1是本发明的铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料的制备方法的工艺流程图;
图2是制备方法(a)与(b)中不同压射压力下实验合金的铸态坯锭SEM组织,其中重力铸造实验合金的压射压力为0MPa;
图3~图6是实施例1~4中制备的不同压射压力(0MPa、8~10MPa、10~13MPa、13MPa~15MPa)铸态实验合金605℃~615℃等温不同时间后半固态浆料的显微组织,其中重力铸造实验合金的压射压力为0MPa;
图7是在12MP~15MPa压射压力压铸实验合金在不同等温温度下等温15min~20min后的显微组织;
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
1、铝合金压铸的方法:实验合金压铸使用宝弘PWC280型卧式冷室压铸机,压铸机压射系统具有三级压射动作,锁模力2800KN,压射行程450mm,压射头直径Φ66mm。通过调整合金压射压力,来实现不同压力下Al-5Mg-2Si-Mn实验合金的压铸坯锭成型。
实施例1
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为0MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在605℃~615℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
实施例2
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为8~10MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在605℃~615℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
实施例3
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为10~13MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在605℃~615℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
实施例4
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在605℃~615℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
对比发现,当压射压力为10MPa~13MPa时,实验合金的初始晶粒尺寸最细小,畸变能最大;等温15min~20min时,实验合金半固态组织中的液相体积分数适中(为40%~45%),此时大部分的晶粒被液相形成的液膜分隔开,树枝状晶完全消失。经测量,α-Al晶粒尺寸较小,为58μm~65μm,并且此时的组织晶粒一致性最好。
实施例5
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为12MP~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在605℃~615℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
实施例6
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为12MP~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在615℃~625℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
实施例7
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为12MP~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在625℃~635℃等温温度下,选择等温时间为4min~9min、9min~15min、15min~20min、25min~30min或58min~63min,得到半固态铝合金浆料。
当等温温度为615℃~625℃时,合金组织中的液相体积分数(为42%~47%。)和晶粒尺寸适中(65μm~72μm),615℃~625℃温度下实验合金半固态组织α-Al晶粒的圆整度和尺寸一致性最优。此时,既能保证半固态浆料的流动性和成形性,同时也利于后期的触变成形。最后确定Al-5Mg-2Si-Mn压铸实验合金最优的等温半固态处理工艺为在615℃~625℃下等温15min~20min。
Claims (9)
1.一种铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:采用压铸方法进行Al-5Mg-5Si-2Mn合金坯锭的预成型,然后再将坯锭加热到固-液两相区进行等温半固态热处理后获得半固态浆料,步骤如下:
步骤1:将温度为730℃~750℃的铝合金金属液浇注入到压铸机中,调整压铸机一速转换位置355mm~365mm、一速速度35cm/s~45cm/s、二速转换位置45mm~55mm、二速速度85cm/s~95cm/s;
调整压铸机压射压力为0MPa~15MPa进行浇注和压铸得到铝合金压铸坯锭;
步骤2:将合金压铸坯锭置于电阻炉中,在600℃~635℃等温温度下,选择等温时间4min~63min,得到半固态铝合金浆料。
2.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为4min~63min。
3.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为4min~63min。
4.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为15min~20min。
5.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为605℃~615℃,等温时间为15min~20min。
6.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为615℃~625℃,等温时间为15min~20min。
7.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为615℃~625℃,等温时间为15min~20min。
8.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为10MPa~13MPa进行浇注和压铸时,等温温度为625℃~635℃,等温时间为15min~20min。
9.根据权利要求1所述铝合金压铸坯锭的等温半固态组织浆料制备方法,其特征在于:当压铸机压射压力为13MPa~15MPa进行浇注和压铸时,等温温度为625℃~635℃,等温时间为15min~20min。
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