在傳統(tǒng)壓鑄過(guò)程中，金屬液以高速紊流的方式充填模具型腔進(jìn)而裹氣，同時(shí)由于型腔內(nèi)已存在的氣體和涂刷在已經(jīng)預(yù)熱模具表面涂料產(chǎn)生的氣體在成形時(shí)也無(wú)法完全排除，在高壓作用下氣體溶解在合金中或者形成彌散分布的高壓微氣孔存在于鑄件中，進(jìn)而嚴(yán)重影響壓鑄件的力學(xué)性能和耐蝕性能，導(dǎo)致傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄件無(wú)法通過(guò)熱處理強(qiáng)化。而半固態(tài)壓鑄充分應(yīng)用了半固態(tài)漿料/坯料的特性，利用其觸變特性實(shí)現(xiàn)以層流方式平穩(wěn)充型，所得的壓鑄件組織致密均勻、性能提高，且能延長(zhǎng)模具壽命。
本文以2024變形鋁合金為研究對(duì)象并將自孕育法半固態(tài)漿料制備和傳統(tǒng)高壓壓鑄造相結(jié)合，研究了2024變形鋁合金半固態(tài)漿料制備和流變壓鑄的微觀(guān)組織特征。
實(shí)驗(yàn)材料為2024變形鋁合金，用純Al錠、純Mg錠、Al-50Cu和Al-Mn中間合金按名義成分Al-4.3Cu-1.5Mg0.6Mn(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)熔煉配制，熔煉所用設(shè)備為7.5kW井式坩堝電阻爐和石墨坩堝，將上述配料放置在井式坩堝爐中進(jìn)行熔煉，待金屬熔化后進(jìn)行測(cè)溫。當(dāng)熔體溫度達(dá)到740～760℃時(shí)，用1wt%C2Cl6進(jìn)行精煉除氣，用精煉勺上下攪動(dòng)液面成鏡面為止，扒渣靜置10min后待用?？刂迫垠w溫度在720℃時(shí)澆注成Φ15mm×150mm棒料，然后將棒料加工成5mm×5mm×5mm的金屬塊作為自孕育劑。
當(dāng)控制熔體溫度在720℃時(shí)，向2024鋁合金熔體中加入5wt%孕育劑，使其經(jīng)導(dǎo)流器后流入漿料收集器，漿料收集器表面涂敷涂料，保證保溫后的半固態(tài)漿料能順利從漿料收集器中倒出。實(shí)驗(yàn)中漿料收集器溫度恒定為(625±1)℃，將收集后的漿料保溫一定時(shí)間并通入氬氣保護(hù)。本實(shí)驗(yàn)中合金熔體質(zhì)量約為1kg，在4～6s完成一次熔體經(jīng)導(dǎo)流器到漿料收集器的澆注過(guò)程。
采用自孕育鑄造法可制備出組織良好的適用于流變壓鑄的半固態(tài)漿料，無(wú)須對(duì)壓鑄機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，解決了半固態(tài)漿料的保存和輸送，縮短了工藝流程。半固態(tài)漿料保溫時(shí)間和保溫溫度對(duì)漿料組織有重要的影響。保溫溫度為625℃、保溫時(shí)間為3～10min，可獲得晶粒尺寸細(xì)小、晶粒圓整度較高的半固態(tài)漿料組織，經(jīng)流變壓鑄后的晶粒平均尺寸為72.5μm，在初生α(Al)內(nèi)部沒(méi)有夾裹液相。壓鑄時(shí)，模具預(yù)熱溫度250℃、壓射充型速度在2m/s、增壓壓力為150～180MPa、壓射室溫度約450℃左右，經(jīng)短時(shí)保溫后，2024鋁合金半固態(tài)漿料能順利進(jìn)行流變壓鑄。