Зернистость зернистой микроструктуры высококачественного деформированного алюминиевого сплава

1.1 Метод быстрого затвердевания

Быстрое затвердевание – это использование высоких скоростей охлаждения для получения мелкозернистых структур. Как правило, размер зерна уменьшается с увеличением скорости охлаждения. В то же время быстрое охлаждение позволяет также уменьшить расстояние между дендритами для получения более однородной внутренней структуры зерен, что положительно сказывается на последующей деформации обработки. Метод быстрого затвердевания не широко используется в традиционных методах литья деформированных алюминиевых сплавов (таких как полунепрерывная разливка), но сочетание технологии быстрого охлаждения и процесса порошковой металлургии позволяет получить крупногабаритные высоколегированные слитки с мелкими зернами и однородным составом. Процесс литья под давлением является типичным представителем, и он использовался для производства некоторых слитков из 7××× алюминиевых сплавов.

1.2 Кинетический метод

Динамический метод относится к использованию различных вибрационных методов для увеличения зарождения частиц расплава металла в процессе затвердевания и для образования как можно большего количества ядер для достижения цели рафинирования зерен. Вибрационные методы в основном включают механическое перемешивание, механическую вибрацию, электромагнитное перемешивание, звуковую волну и ультразвуковую вибрацию.

(1) Механическое перемешивание и вибрация. Подвергая расплав алюминиевого сплава механическому перемешиванию и вибрации в процессе затвердевания, образуется трехмерный поток. Сложные физические и химические эффекты, такие как теплопередача и массоперенос, изменяют структуру и колебания энергии расплава, так что состав расплава имеет тенденцию быть однородным. , и создать благоприятные термодинамические и кинетические условия для зарождения и роста процесса кристаллизации. Кроме того, перемешивание и вибрация также способствуют разрушению сплава дендрритовых рычагов. Фрагменты дендритов, поступающие в расплав, могут стать предпочтительными местами для зародыша новых зерен. Увеличение участков нуклеации означает, что может произойти более гетерогенное зарождение. Значительное влияние на рафинирование зерна. Механическое перемешивание и вибрация широко используются в промышленном производстве и являются важной частью литейного производства.

(2) Электромагнитное перемешивание. Когда электромагнитное перемешивание применяется к отливке из алюминиевого сплава, расплав металла регулярно течет под действием электромагнитного поля, так что состав расплава и температура каждой детали имеют тенденцию быть однородными. С увеличением расхода расплава столбчатые зерна становятся меньше по длине и ширине, а первоначально образовавшиеся дендриты разрушаются при перемешивании и выступают в качестве новых центров нуклеации, в результате чего значительно увеличивается число нуклеаций; В то же время эта сильная конвекция внутреннего расплава ускоряет процесс охлаждения внутреннего расплава, уменьшает температурный градиент и выгодна для получения тонкой и однородной равноосной структуры зерна. По сравнению с механическим перемешиванием, электромагнитное перемешивание и механическое перемешивание имеют одинаковую цель и функцию. Разница в том, что первый использует электромагнитную силу, генерируемую электромагнитной индукцией, для содействия регулярному потоку металла, в то время как второй достигается механическими силами, такими как смесители или манипуляторы. Все они были применены в машиностроении.

• Ультразвуковая вибрация. Ультразвук – это высокочастотная звуковая волна. При распространении в жидкости молекулы жидкости подвергаются действию периодических переменных звуковых полей для создания акустической кавитации и эффектов акустического потока. Они вызовут изменения в поле потока, поле давления и температурном поле в расплаве, что приведет к локальным эффектам высокой температуры и высокого давления. Вибрация жидкости заставляет дендрритные рукава отпадать от фронта затвердевания и действовать как гетерогенные ядра нуклеации в расплаве, а диспергирующий эффект ультразвуковых волн на расплав делает распределение частиц более равномерным. Кроме того, ультразвуковая металлургия может удалять газ и шлак, что является технологией очистки расплава.