精煉中堅力量和分配的球狀主要水晶在宿營半固體鑄件的

半固體形成的處理是著名的作為結合鑄件和鍛件的好處新穎的技術導致的複雜型要素 [1]。 此進程導致的更加厚實的要素由常規擠壓鑄件 [1-3] 比那些陳列更好的機械性能。 在此進程中，達到細致和球狀主要晶體結構，即非樹狀結構半固體泥漿是非常重要的。

實驗程序

被測試的合金

對於行業應用的重要性， AC4CH (Al7%Si 0.4Mg) 被採取了作為此研究主要合金和比較 Al17%Cu 合金的; 前面比液體和後者有一個更低的固定的密度比液體有一個更高的固定的密度。 使用的 AC4CH 的化學成分在這些合金表 1. 冷卻的曲線顯示由差別掃描測熱器採取，并且 liquidus 溫度 AC4CH 被確定了作為 881 K，并且作為 883 K. Microstructures 的 Al17%Cu 在回爐前的兩合金在表 1 顯示，陳列樹狀結構。

用於本研究質量的 AC4CH 的表 1. 化學成分。

實驗用具在表 2. 概要地顯示。 它做一個活潑的部件、溫度評定的部件、模子部件和一個基本單位。 模子部件在 523 K 的一個熔爐被預先了加熱，并且 AC4CH 合金被熔化了并且被過度了加熱到 933 K 在另一個熔爐并且湧入了在 923 K. 的模子。 然後模子部件在這個基本單位上把放，并且設置了這個評定的部件。 當熔融金屬溫度被減少對一個特定值 (參見表 2)，這個活潑的部件開動了以特定轉動速度 (參見表 2) 集合，并且標尺被插入了如圖 2. 所顯示，當這個溫度顯示了 recalescence，去除了這個活潑的部件，并且標尺從熔融金屬去掉。 從那以後熔融金屬冷卻以比率控制通過使用磚或鐵基本單位的。 當溫度被減少到 858 K，使用 Al Si 二進制相位圖數據是確定的 [6]，并且冷卻的曲線數據以上提到的和那對應於大約 64 固定的分數體積%，模子部件上升了與鉗子并且熄滅了到池水。 熄滅的金屬縱向地被剪切了，并且他們的微結構在全部的斷面檢查。 平均粒度被評估了使用有圖像分析儀的一個光學顯微鏡集成對個人計算機有圖像讚成的加上軟件。

表 2. 實驗情況

注意： AC4CH 和 Al17%Cu 的實驗熔合標本，无需攪動熄滅了在各自 858K 和 868K。
RT = 室溫。 冷卻速度是從插入末端到熄滅到水。

每個實驗的條件在表 2. 首先被總結，使用 8 mm AC4CH 標尺直徑的，并且這個基本單位的鐵，我們檢查了標尺在 Ex.1 的插入溫度的作用對 Ex.4。 其次，轉動速度的作用和標尺材料被檢查了使用在 Ex.5 的一個磚基礎對 Ex.7。 在 Ex.8，被預先加熱的大標尺被測試了。 終於，固定的密度 (Al17%Cu) 的作用是被登記的 Ex.9。

標尺插入溫度的作用

圖 3 在標尺插入溫度變化的 Ex.1 (b) 到在另一個實驗獲得的 Ex.5 (f) 和那顯示得到的標本微結構，不用標尺插入 (a)。 圖 4 顯示變硬的標本的粒度的配電器。 能被看見標本的主要水晶沒有標尺插入的是樹狀的。 然而，標本的主要水晶與標尺插入的變得更加細致和更加球狀，標尺插入溫度減少如圖 3 (b) 所顯示 - (e)。 在與標尺插入的標本在 918 K， (b)，主要水晶仍然保留一個樹狀結構，并且平均粒度幾乎類似於那些這個標本，无需攪動。 在標尺插入溫度 908 K，主要水晶的 spheroidization 開始了。 雖然這個微結構由樹狀水晶部分控制，許多球狀主要水晶是被觀察的 (c)。 在標尺插入溫度 898 K，主要水晶的 spheroidization 從彼此增加并且分隔 (d)。 溫度 888 K 是最接近的插入一對合金的 liquidus 溫度。 大約 88 µm 最細致和最球狀的晶體結構是獲得的 (e)。 減少的抽出熱量通過更改這種基本材料從鐵到磚，半固體金屬的冷卻速度從 12.7 K/min 被減少到 4.8 K/min，并且微結構變得粗糙 (大約 97 µm) 在同一個插入溫度 (f)，冷卻速度定義在表 6. 將顯示。

標尺轉動速度和標尺材料的作用

圖 7 顯示在 Ex.5 獲得的主要水晶微結構和配電器對 Ex.7。 攪拌棒轉動速度的作用在 (c) 和 (d) 能輕微被看到為與 180 比^-1 (a) 和 (b) Ex.5 的與 90 最少的更高的攪拌棒轉動速度產生更加稀薄的主要水晶範圍顯示大約 94 µm 的更加細致的主要水晶^-1範圍和配電器更寬的球狀範圍的分鐘的 Ex.6。 圖 7 (e) 和 (f) 顯示 SUS303 不鏽鋼攪拌棒使用以試驗條件同 Ex.6 (c) 和 (d) 一樣 Ex.7 的結果。 被評定的 t₁ 是 20 s，并且 t₂ 是 250 S。 在此圖，能被看見 spheroidoization 是類似的，但是主要水晶的範圍變得大由 96 µm，并且球狀水晶的配電器接受更高的職位并且有較少區。 這些結果建議，當標尺做材料和熔融金屬一樣時，它可能作為生核站點。 否則，當除熔融金屬之外時，標尺由材料製成，提煉和主要水晶的 spheroidization 也許歸結於破壞樹狀結構，當 Flemings [1] 提及。

此實驗的目的將得到全部的球狀水晶區錠。 被描述的結果上面建議是有效的通過增加標尺直徑增加中堅力量。 然後是 4 次大於早先實驗 AC4CH 的 35 mm 直徑標尺用於證明這個建議。 即在對停留的金屬的有些測試以後，標尺插入的試驗條件是確定的， ： 標尺被預先了加熱到 623 K，熔融金屬 908 K 的插入溫度，并且插入深度是 10 mm。 然後 Ex.8 被執行了，并且其結果在表 8. 顯示。 這個微結構向顯示主要水晶是幾乎球狀的如 (a) 所顯示，并且 87 與在圖顯示的大小分佈的 µm 細固定的微粒 4，上是最細致的在此研究得到。 如 (b) 所顯示，球狀水晶區的配電器幾乎包括標本斷面。 相應地，我們可能說它處理一種行業應用的最佳的條件。

看見 Ex.8 (c) 冷卻的曲線在表 8，時間間隔 t₁ 是類似的作為 Ex.1 和時間間隔 ₂ 作為 Ex.3。 在兩個實驗，球狀區不存在也不是最小的。 然而在 Ex.8 全部的球狀區可以得到。 可能解說是越大直徑標尺有大量有核的水晶，提供許多水晶并且吸收與熔融金屬的一個更大的聯繫範圍，導致更多熱從熔融金屬。 相應地需要過冷和₁ 時間間隔 t。 此外，攪動提供的中堅力量的大數可能制約各自的水晶增長，導致變粗在固體化時，雖然時間間隔 t₂ 是更長的。 這也許是這個原因為什麼最細致的球狀晶體結構在 Ex.8 可以得到。

圖 9 顯示實驗的結果 Al17%Cu 的哪些比液體有更高的固定的密度。 圖 9 (a) 和 (b) 一個實驗的顯示沒有攪動那裡是沒有球狀水晶區; 每主要水晶變得樹狀與大約 98 µm 的平均粒度，并且他們浮動了到半月板。 剩餘的熔融金屬下沉對底層并且成為共晶水晶。 在表 9 (c) 和 (d)，試驗條件幾乎類似於 Ex.6 除了溶解的材料 Ex.9 的結果明顯地表明 94 µm 球狀主要水晶的範圍和球狀水晶的配電器是幾乎同樣。 如圖 5 和 6. 所顯示，但是這個配電器的位置在溶解的 Al17%Cu 合金的頂部，相背與在 AC4CH 合金的結果。 因此密度的作用在主要固定之間的和液體是非常清楚的。

結論

AC4CH 鋁合金主要水晶的 Spheroidization 和配電器在模子的通過插入和轉動標尺在熔融金屬以多種處理條件被執行了。 結果被總結如下：

•         做合金和一樣熔融金屬作為生核站點并且為細致和球狀主要水晶的形成提供中堅力量的標尺。

•         被精煉的和 spheroidized 主要水晶的配電器在模子的一可伸縮的區可以通過優選標尺插入溫度、標尺轉動速度、冷卻速度和標尺直徑獲得。

•         時間間隔從標尺插入起始時間到插入末端 (recalescence) 影響在球狀水晶的配電器和從 recalescence 的時間間隔到熄滅影響這個範圍由於變粗在 liquidus 和先令之間的溫度範圍。

•         進程順利地生產了與 54 mm 直徑和 55 mm 的錠長度與與 87 µm 的平均粒度的同類的球狀和細致的主要水晶。

鳴謝

參考

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