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1、文摘研究半固态压铸件ADC12铝合金的可行性。已经确定活塞速度受壁厚和固态粒度 缺陷的影响。研究表明缺陷是由缩松引起的。在实验中，采用的是半固态浆料制备半固态 gas-induced(GISS)的技术。然后，液态金属被转移到压铸模具之中，模具和套筒温度分别保 持在180 C和250 C结果表明,GISS制作的压铸模具松孔较小没有气泡微观结构均匀。实 验结果表明并可以推论,GISS是可行的,适用于ADC12铝压铸过程。另外GISS可以改进 性能比如减少孔隙度和增加组织均匀性。关键词:ADC12铝合金;半固态压铸;气体引起的半固态(GISS);流变铸造第1章在电子、航天、和建筑领域。多年来一直使用
2、铝制部件这些部件通常使用高压压铸过 程大量生产。压铸过程的优点在于实现了如生产效率高和生产小且复杂的工件压铸过程 包括将铝液在高压下注入到一个模具型腔中。金属液灌到模具型腔中，导致金属反应和铸 造的过程中产生气孔。因此，最终的结构部分充满气泡和氧化物夹杂。此外，压铸件通常 不能进行加工，由于这些缺陷的产生要进行阳极氧化、焊接、热处理JI。来提高的压铸 过程质量和性能因此在这里介绍了半固态金属技术。大量的半固态压铸的研究报道，使用 半固态压铸有助于改善产品性能和提高质量的压铸零件5-7。半固态金属加工过程使用流 变路线可以提供更高粘度的液体与更高的粘度，能够获得更少的湍流流动,这有助于减少 空气
3、孔隙度和氧化物夹杂在模具填充5-7。此外，流变过程可以很容易被应用于传统的压 铸模具的生产过程，只需要少量修改便可使效率提高8。许多研究显示成功的半固态压铸 与流变过程7-12。然而，大多数的工作已经使用了 A356,A357,ADC10铝合金。尽管ADC12 现已广泛用于压铸行业,但是还没有完整的研究的半固态成形铝合金已发表。ADC12铝 合金的好处是具有良好的流动性优秀的铸造性能和高机械性能。不会导致气孔缺陷，通 常也不会因为在高温下进行表面热处理而引起起泡和毛孔扩张U3-1SADC12铝合金也因 此被选中来研究半固态压铸过程。a本研究的主要目标是其可行性1) 处理的铝合金半固态ADC12
4、使用气体引起的半固态(GISS)技术和2) 半固态压铸的商业部分。2试验本研究中用到的材料是商业ADC12铝合金。这种合金熔点温度是582度。这种合 金的共晶温度是572 c .化学成分测试使用光谱仪(翻译)表1所示。表1的化学成分铝ADC12合金(质量分数)Si Fe Cu Mn Mg Zn11.88 0.931.750.120.070.78Ti Cr Ni Pb Sn Al0.060.030.110.060.01 Bal.2.1半固态浆料制备在这个实验中，坩蜗中ADC12铝合金在通过电力炉加热到100摄氏度以上达到熔点 温度(680 C).坩蜗中大约200 g的铝合金融化。接下来，注入的氮
5、气通过石墨扩散，熔 融温度约为590摄氏度。注入气体时间分别为5、10、15秒。Fig.1显示实验全过程.在 不同的注入时间里，利用快速淬火的方法对固体组分进行了分析.在一定的温度高冷却速 率下能够观察到铜模具微观结构15 16。样品的微观结构从不同的流变铸造时间来计算 固体部分。用Photoshop和图像工具软件分析16。图1示意图气体引起的半固态(GISS)过程2.2压铸过程铝液由GISS过程被转移到压铸机器。这种压铸机 具有80吨夹紧系统。液态金属 进入干套的温度保持在在250摄氏度。液态金属进入压铸模具速度为0.05,0.1和0.2米/ 秒。模具温度保持在180 C。原理图的GISS压
6、铸过程图2所示。在这项研究中，孔隙度、 表面缺陷、表面疱、宏观和微观结构研究的样本。总结本研究中所用的参数是表2所示。DS是铝合金ADC12的标准密度密度为2.76克/立方厘米）;DL是密度从Eq。（1）。2）表面缺陷和起泡的测试观察表面缺陷的样品是压铸过程之后进行的。本研究中观察到的缺陷是冷关闭和起泡缺陷。样品在浸泡480度12小时后进行评估。3）宏观缺陷样品的切面图见图3。接下来，这些样品进行320、800和1200处理后观察宏观缺陷。4）组织均匀性使用光学显微镜不同部位的显微组织观察样品。切削样品如A,B,C,D图所示。然后准备金相分析用标准的研磨、抛光、蚀刻程序表2总结本研究中使用的参
7、数Condition-1血旦timp 舌 PGate tiiickiLess.-nirnPlunger speed.-Gate vdoctty.-1Liquid砌1.50 20j.5S+JSSKfl-1J9030 202J9SSh-fl-230 101.59SSh-fl-3J9030 0J。晚SSKA4j卯1030 202J9SSh-fl-jJ901030 101.2SSKfl-6洒1030 0J。晚SSh-fl-71530 202.79SSh-fl-SJ901530 101.2SSNfl-95卯1530LO5。晚SSh-D-1J9060 201.2SSh-D-2洒60 10。晚湖妇J9060
8、.0503 WSSh-14J901060 201.25卯ID60 10。晚SSM26J901060.0503 WSSh-D-7洒1560 201.2SSM2SJ901560 100灿69J90Id60.0503 WFig,3图流变增加时间部分3的结果和讨论从获得的结果表明，你将产生的条件下的流变铸造时间为5、10、15秒分别为固体组 成部分的0.25%、6.33%和13.03%。代表的微观结构在不同时期流变淬火样本显示在图4。 照片主要说明随a（白阶段）增加而增加的流变铸造时间当固态粒度增加时浆料的粘度应该随之增加。可以推论,在理想的固体状态下ADC12 铝合金做成的半固态浆料在 不同流变过程
9、中使用GISS过程。3.2压铸过程一个代表性样本所产生的半固态图4代表显微组织样品在不同时期流变铸造时间:(一)5 s;(b)10 秒;(c)15秒压铸过程如图5所示示例包括三个溢流槽，浇道，和一个手柄。多数样品有完整的金属填充 溢出和良好的表面光洁度。只有样品和较高的固态粒度有冷隔缺陷如表3所示，代表样本 与冷隔缺陷显示在图7。图5的图片代表压铸部分图7表面缺陷的铸造:(a)浇不足;(b)冷隔高固体分数引起的粘度泥浆更高。薄膜(3毫米)，高粘度泥浆很难流入模具，金属无法 完全填补整个型腔。此外，由于高固体组分凝固时间较短导致了冷隔缺陷的产生3.3孔隙度分析表3总结压铸的结果Conditicu
10、iSolid fractioiL*Gate velodtyD s.iwhere DS is the standard density of an ADC12 aluminum alloy (2.76 g/cm3); DL is the density2) Surface defect and blistering testObservation of the surface defect of the samples was conducted after the die casting process. The defects observed in this study were cold
11、 shut and blistering defects. The blistering was evaluated after the samples passed the solution treatment at 480C for 12h.3) Macro defectsAll the samples were cut at the center as shown in Fig.3. Next, the samples were ground with the 320, 800, and 1200 grit papers to observe the macro defects.4) M
12、icrostructure uniformityThe microstructure at different positions of the samples was observed using an optical microscope. The samples were cut and obtained from positions A, B, C, and D as shown in Fig.3. The samples were then prepared for metallographic analysis using standard grinding, polishing
13、and etching procedures.Table 2 Summary of parameters used in this studyCondition-1血旦T.TVI,. . .-T.timp s-4-1Gate tiiickiLess.-nirnPlunger speed.-Gate vdoctty.-1皿厂#Liquid砌1.50 20j.加SSKfl-1J9030 202J9SSKfl-2j卯30 101.39SSh-fl-3J9030 0J。晚J901030 202J9SSh-fl-j1030 101.59SSKfl-6洒1030 0J。晚SSKfl-7j卯Id30 202
14、J9SSh-fl-SJ901530 101.2SSKfl-9洒1530 0J。晚SSh-D-160 201.59SSh-D-2J9060 10湖&5卯60LO5。.町SSh-14J901060 201.2SSh-D-D洒1060 10。晚901060.0503 WSSW-7J901560 201.2SSNCS5卯1560 10。晚灿69J90Id60.0503 WFig.3 Drawing of increased rheocasting time part3 Results and discussion3.1 Semi-solid slurryFrom the obtained result
15、s, the slurries produced by the conditions of the rheocasting times of 5, 10 and 15 s have the solid fractions of 0.25%, 6.33%, and 13.03%, respectively. The representative microstructures of the quenched samples at different rheocasting times are shown in Fig.4. The micrographs illustrate that amount of the(Apr
