半固態(tài)擠壓7075鋁合金的組織均勻性及三維組織分析.pdf

1、半固態(tài)加工工藝作為一種新型金屬加工方式，在軍工、車輛、機械等行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于半固態(tài)成形的漿料是固液混合物，成形過程中容易出現(xiàn)組織不均勻的情況。零件組織不均勻，勢必會造成零件性能的不均勻，進而會對零件的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，所以對半固態(tài)成形過程中的組織均勻性進行研究很有意義。現(xiàn)有的研究資料一般是以金相照片為基礎(chǔ)來描述半固態(tài)零件組織，而二維照片中的液相以及固相顆粒分布距離實際的三維形狀有偏差，不利于精確地分析，因此探索

2、三維組織分析方法對半固態(tài)金屬組織不均勻性分析非常有價值。
　　本文以7075鋁合金半固態(tài)擠壓件為研究對象，首先確定了保溫溫度、保溫時間和模具溫度等不同的工藝參數(shù)，半固態(tài)擠壓工藝參數(shù)選擇為：保溫溫度為590℃和600℃，保溫時間為5 min、10 min、15 min，模具預(yù)熱溫度為250℃和290℃，擠壓速度確定為20 mm/s。然后通過實驗討論了擠壓過程中制件不同部位及不同參數(shù)對合金組織均勻性的影響以及規(guī)律，并探索了對金相組織進

3、行三維重構(gòu)的方法，對擠壓零件的組織進行了三維定量測量。
　　研究結(jié)果表明：（1）隨著在半固態(tài)溫度區(qū)間保溫時間的延長，擠壓態(tài)組織經(jīng)再結(jié)晶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀半固態(tài)組織，且該過程隨著加熱溫度的提高而加快。在10 min的保溫時間內(nèi)，加熱溫度在590℃以上可獲得完全半固態(tài)化的組織，經(jīng)過對組織均勻性的進一步分析，采用600℃下保溫5 min的工藝方法可以制備比較優(yōu)良的半固態(tài)坯料。（2）不同的工藝參數(shù)導(dǎo)致組織不均勻程度變化明顯，控制好工藝參數(shù)，

4、可以有效地降低制件組織不均勻的程度。半固態(tài)7075鋁合金在擠壓成形過程中，不管是正擠壓還是反擠壓，都會存在組織不均勻的情況；保溫時間過長或過低、保溫溫度、模具預(yù)熱溫度過高或過低都不利于組織的均勻。保溫時間過長、保溫溫度和模具預(yù)熱溫度過高都會使半固態(tài)坯料液相率提高，固相顆粒會發(fā)生異常長大，晶粒數(shù)量減少，直徑變大；反之會使固相率過高，晶粒以較大的顆粒狀存在，擠壓試樣時大顆粒之間的摩擦力較大，并且在壓力作用下大尺寸的晶粒發(fā)生纏結(jié)，會嚴(yán)重影響固

5、液向前流動的順暢性。本實驗中，模具溫度為290℃時在600℃下保溫10 min后擠壓可以獲得組織均勻性較好的擠壓組織。（3）利用基于 Mimics軟件的連續(xù)切片三維重構(gòu)方法對半固態(tài)7075鋁合金的微觀組織進行了三維重構(gòu)，從得到的三維模型可以看出其組織為典型的近球晶組織結(jié)構(gòu)。對其單個球晶的微觀組織進行了三維重構(gòu)，并進行了三維定量分析，得到單個球晶的形狀因子為0.46，平均當(dāng)量直徑為24.02μm。本文研究表明，用三維重構(gòu)方法分析半固態(tài)組織