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講述半固態配件成型技術工藝

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講述半固態配件成型技術工藝

2021-01-05

講述半固態配件成型技術工藝

       半固態配件成型技術包括觸變鑄造、觸變鍛造、半固態軋制和射鑄成型幾種工藝,但應用廣的是觸變鑄造。觸變鑄造是指把經在固---液溫度區間攪拌的金屬先制成非枝晶淀料,然后根據所做零件的大小截成小的坯料,再將坯料重新加熱到半固態溫度后壓入模具的方法。

半固態配件組織的形成機理:

(1)枝晶斷裂機制

       在合金的凝固過程中,當結晶開始時晶核是以枝晶方式生長的。在較低溫度下結晶時,經攪拌的作用,晶粒之間將產生相互碰撞,由于剪切作用致使枝晶臂被打斷,這些被打斷的枝晶臂將促進形核,形成許多細小的晶粒。隨著溫度的降低,這些小晶粒從薔薇形結構將逐漸演化成更簡單的球形結構。

(2)枝晶熔斷機制

       在劇烈的攪拌下,晶粒被卷入高溫區后,較長的枝晶臂容易被熱流熔斷,這是由于枝晶臂根部的直徑要比其它部分小一些,而且二次枝晶臂根部的溶質含量要比它表面稍微高一些,因此枝晶臂根部的熔點要低一些,所以攪拌引起的熱擾動容易使枝晶臂根部發生熔斷。枝晶碎片在對流作用下,被帶入熔體內部,作為新的長大核心而保存下來,晶粒逐漸轉變為近球形。


半固態配件


(3)晶粒漂移、混合—抑制機制

       在攪拌的作用下,熔體內將產生強烈的混合對流,凝固過程是就在激烈運動的條件下進行,因而是一種動態的凝固過程。結晶過程是晶體的形核與長大的過程,強烈的對流使熔體溫度均勻,在較短的時間內大部分熔體溫度都降到凝固溫度,再由于成分過冷,熔體中存有大量的有效形核質點,在適宜條件下能以非均勻形核的方式形成大量晶核,而混合對流引起的晶粒漂移又極大的增大了形核率。然而在長大過程中,強烈的混合對流則極大的改善了熔體中的傳熱和傳質過程,對晶體的生長起到了強烈的抑制作用。

       由于混合對流作用,使得熔體的溫度和成分相對均勻。所謂的混合—抑制機制正是指這種環境不利于擇優生長,或者說這種生長方式受到了強烈地抑制,而只能選擇各個方向長大,于是獲得了球狀的非枝晶組織。

(4)枝晶彎曲機制

       Vogel和Doherty等人認為枝晶臂在流動應力作用下會發生彎曲,并且位錯的產生將導致塑性變形的產生。在固相線以上溫度時,位錯間發生攀移并且互相結合形成晶界,當相鄰晶粒的取相差超過20晶粒晶界能超過固液界面能的兩倍,液體就將潤濕晶界并沿著晶界迅速滲透,從而使枝晶臂與主干分離。

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