半固态搅拌参数对A356-10%B 4 C p 复合材料显微组织的影响

发布时间：2021-06-27 08:40

　　本工作采用一种半固态搅拌与热轧工艺制备A356-10%B₄C_p（质量分数,下同）复合板材,研究了半固态搅拌参数对A356-10%B₄C_p复合材料铸造及热轧态显微组织的影响。研究发现:搅拌温度为580℃、搅拌时间为15 min、搅拌转速在800 r/min以内时,α-Al的晶粒平均直径和平均圆度随着搅拌速度的增加而减小,B₄C颗粒的分布也随之更加均匀。当搅拌转速超过800 r/min时,α-Al晶粒平均直径和平均圆度反而不再减小,且B₄C颗粒的分布不均匀。当搅拌温度为580℃、搅拌转速为800 r/min、搅拌时间在5～35 min内时,α-Al晶粒平均直径和平均圆度随着搅拌时间的延长而减小,B₄C颗粒的分布也随之均匀。优化的工艺参数为:搅拌温度为580℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为35 min。该工艺制备的铸锭经过热轧后,可获得表面光洁的A356-10%B₄C_p复合板材。 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

半固态搅拌复合热轧装置示意图

图2为搅拌转速为800 r/min、搅拌时间为15 min,不同搅拌温度下制备的A356-10%B4Cp铸态的显微组织。从图2a可以看出,当搅拌温度为640 ℃时,B4C颗粒偏聚严重。随着搅拌温度的降低,当搅拌温度为610 ℃时,如图2b所示,B4C颗粒的偏聚现象明显减弱。由图2c可以看出,当搅拌温度达到580 ℃时,B4C颗粒的分布变得较为均匀,且α-Al晶粒更加细小。图3为搅拌温度为640 ℃、搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为15 min时,制备的热轧态A356-10%B4Cp复合材料的SEM图及EDS能谱分析。图3a中A处所指部分根据能谱分析(图3b)结果可知其为B、C的化合物,经分析可以确定该化合物为B4C颗粒。由图3c能谱分析可知,图3a中B处所指为基体组织。从图3a中还可以看出轧制板材表面存在气孔,这与半固态搅拌工艺参数有关,主要是由于搅拌温度偏高,B4C颗粒偏聚严重,与图2a所示结果相吻合。

图4为不同搅拌温度下α-Al晶粒平均直径及平均圆度的关系图。从图4中可以看出,随着搅拌温度的降低,A356-10%B4Cp半固态混合液接近固相温度,空气较难卷入,混合液中小颗粒数量与固相率会逐渐增加,因此晶粒平均直径及平均圆度逐渐减小,且B4C颗粒的分布也逐渐均匀。当搅拌温度为640 ℃时,晶粒较粗,α-Al晶粒平均直径为(140±3) μm,晶粒平均圆度为(5.9±0.2) μm。当搅拌温度降低至610 ℃时,B4C颗粒的分布明显改善,α-Al晶粒平均直径降至(90±3) μm,晶粒平均圆度降至(2.5±0.2) μm。当搅拌温度进一步下降至580 ℃时,晶粒平均直径为(63±3) μm,晶粒平均圆度为(1.20±0.2) μm,此时B4C颗粒的分布更为均匀,晶粒更为细小,这与图2所示的显微组织形貌吻合较好。含有B4C颗粒的A356复合熔体,在半固态搅拌过程中的剪切力可以由式(1)表达:

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用几何优化的搅拌设备改善半固态搅拌法制备的B4Cp/A356复合材料的颗粒分布均匀性[J]. 张雪飞,白景元,管仁国,刘燕,周天国.  材料导报. 2019(02)
[2]SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘的研究[J]. 齐海波,丁占来,樊云昌,姜稚清.  复合材料学报. 2001(01)

硕士论文
[1]大变形—等温耦合制备AZ91D半固态组织研究[D]. 单晓磊.哈尔滨工业大学 2006
[2]搅拌法制备B4C/Al复合材料的工艺研究[D]. 傅雪莹.哈尔滨工程大学 2005



本文编号：3252517