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    日常中半固態配件組織的形成機理

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    日常中半固態配件組織的形成機理

    2019-09-29

    鎂合金壓鑄機配件供應商

           半固態配件成型技術是20世紀70年代由美國麻省理工學院Flemmings教授根據球狀非枝晶的奇異特性而研究開發出來的。半固態配件成型技術因其突出的強化效果而受到廣大科技工作者的關注,成為近年來研究的熱點之一。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,但應用最廣的是觸變鑄造。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。


    (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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