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压铸件的成形性能及上升趋势

作者:新盛达有色金属制 发布日期:2021-10-24 12:05 点击:
从20世纪70年代金属半固态加工技术问世以来,由于该技术具有充型平稳、产品表面光洁、尺寸精度高、组织致密、内部气孔和偏析等缺陷少,力学性能高、模具寿命高及节约能源等一系列突出
从20世纪70年代金属半固态加工技术问世以来,由于该技术具有充型平稳、产品表面光洁、尺寸精度高、组织致密、内部气孔和偏析等缺陷少,力学性能高、模具寿命高及节约能源等一系列突出的优点,因此在汽车、航空等工业领域中得到比较广泛的应用。另一方面由于半固态成形技术是一门新兴的、且跨力学、传热学及流体力学等多学科的研究领域,因此,尽管有关半固态成形技术以及理论方面的研究工作较多,但至今还存在不少问题,尤其半固态成形件热处理强化机理研究尚不够深入。
铝合金具有优异的成形性能、良好的力学性能和较高的比强度,是目前研究及应用最为广泛的半固态成形材料,也是汽车轻量化的关键材料。固溶时效工艺对半固态成形件力学性能的影响,从微观组织角度分析铝合金半固态成形件时效强化的机理,旨在进一步推广铝合金在工业、尤其是汽车工业中的应用。
选择一批铝合金半固态压铸件及少量液态压铸件,经540℃保温2h后快速水冷(水温~60℃),然后在不同温度下时效不同时间,再进行硬度测量。对铝合金半固态压铸与液态压铸件进行相同的固溶时效热处理,工艺为:540℃*2h保温后快速水冷(水温~60 ℃)+170℃*8h时效。热处理后经线切割成矩形拉伸样品。
对于A356铝合金,不管是液态压铸件还是半固态压铸件,其硬度随时效温度及时效时间的变化规律均类似于常规A356铝合金铸件的时效强化规律,即随着时效温度的提高和时效时间的增加,其硬度呈上升趋势,温度越高,则硬度上升越快。另外在相同的时效条件下,液态压铸件的硬度与半固态压铸件的硬度基本相当,说明铝合金半固态压铸件和液态压铸件均有热处理硬化现象。
明显优于液态压铸件的性能,尤其是塑性,半固态压铸表现出更为优越的特点,这是由于半固态压铸件组织为球状的非树枝晶,而液压件组织为短程的树枝晶,并且半固态压铸件组织更为致密(中黑块为疏松孔洞)。另外A356铝合金液态压铸件经过540℃*2h保温后快速水冷+1700*8h时效处理,与原始态相比,强度略有上升,但塑性明显下降,因此强塑积呈较大下降趋势,而半固态压铸件经过相同工艺处理后,其强度明显增加,而塑性降低不大,因而强塑积呈较大幅度的上升趋势。以上分析说明,A356铝合金半固态压铸不仅具有比液态压铸高的力学性能,并且还具有更为明显的热处理强化效果。
综上分析可得,A356铝合金液态压铸件的组织为短程的树枝晶,由于树枝晶对基体有分割作用,同时液压件致密度较差,小孔度高,因此A356铝合金液态压铸件尽管可以热处理硬化,但不能明显热处理强化,且塑性也会大幅度下降。相反,由于A356铝合金半固态压铸件组织为球状的非树枝晶,该组织对基体没有分割作用,且组织又致密,因此A356铝合金半固态压铸件既可以进行热处理硬化,也可以进行热处理强化,同时塑性也明显高于液态压铸件。
结论
l)A356铝合金半固态压铸件的组织为致密、球状的非树枝晶,因此其强塑性要好于液态压铸件。
2)A356铝合金半固态压铸成形件,可以通过固溶时效工艺来进一步提高其力学性能,其强化机理与常规可热处理的铝合金件的强化机理相似。
3)A356铝合金液态压铸件不能热处理强化的原因是与该压铸件的组织不致密,且为短程的树枝晶等有关。
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