Raffinazione del grano della microstruttura as-cast della lega di alluminio deformata di fascia alta

1.1 Metodo di solidificazione rapida

La rapida solidificazione è l'uso di elevate velocità di raffreddamento per ottenere strutture a grana fine. In genere, la granulometria diminuisce con l'aumentare della velocità di raffreddamento. Allo stesso tempo, il raffreddamento rapido può anche ridurre la spaziatura dei dendriti per ottenere una struttura interna più uniforme dei grani, che ha un impatto positivo sulla successiva deformazione della lavorazione. Il metodo di solidificazione rapida non è ampiamente utilizzato nei metodi di fusione tradizionali di leghe di alluminio deformate (come la fusione semicontinua), ma la combinazione di tecnologia di raffreddamento rapido e processo di metallurgia delle polveri può produrre lingotti ad alta lega di grandi dimensioni con grani fini e composizione uniforme. Il processo di stampaggio a iniezione è un tipico rappresentante ed è stato utilizzato per produrre circa lingotti in lega di alluminio 7×××.

1.2 Metodo cinetico

Il metodo dinamico si riferisce all'uso di vari metodi di vibrazione per aumentare le particelle di nucleazione della fusione del metallo durante il processo di solidificazione e per formare il maggior numero possibile di nuclei per raggiungere lo scopo di raffinare i grani. I metodi di vibrazione includono principalmente agitazione meccanica, vibrazione meccanica, agitazione elettromagnetica, onda sonora e vibrazione ultrasonica.

(1) Agitazione meccanica e vibrazione. Sottoponendo la fusione della lega di alluminio a agitazione meccanica e vibrazione durante il processo di solidificazione, si forma un flusso tridimensionale. I complessi effetti fisici e chimici come il trasferimento di calore e il trasferimento di massa cambiano la struttura e la fluttuazione di energia del fuso, in modo che la composizione del fuso tenda ad essere uniforme. , e creare condizioni termodinamiche e cinetiche favorevoli per la nucleazione e la crescita del processo di cristallizzazione. Inoltre, l'agitazione e le vibrazioni promuovono anche la frattura dei bracci di dendrite in lega. I frammenti di dendrite che entrano nella fusione possono diventare i siti preferiti per la nucleazione di nuovi grani. L'aumento dei siti di nucleazione significa che può verificarsi una nucleazione più eterogenea. Effetto significativo sulla raffinazione del grano. L'agitazione meccanica e le vibrazioni sono ampiamente utilizzate nella produzione industriale e sono una parte importante della produzione di fusione.

(2) Agitazione elettromagnetica. Quando l'agitazione elettromagnetica viene applicata alla fusione della lega di alluminio, la fusione del metallo scorre regolarmente sotto l'azione del campo elettromagnetico, in modo che la composizione del fuso e la temperatura di ciascuna parte tendano ad essere uniformi. Con l'aumento della portata di fusione, i grani colonnari diventano più piccoli in lunghezza e larghezza, e i dendriti inizialmente formati vengono rotti sotto agitazione e agiscono come nuovi centri di nucleazione, con conseguente aumento significativo del numero di nucleazione; allo stesso tempo, questo forte La convezione del fuso interno accelera il processo di raffreddamento del fuso interno, riduce il gradiente di temperatura ed è utile per ottenere una struttura a grana equiaxed fine e uniforme. Rispetto all'agitazione meccanica, l'agitazione elettromagnetica e l'agitazione meccanica hanno lo stesso scopo e la stessa funzione. La differenza è che il primo utilizza la forza elettromagnetica generata dall'induzione elettromagnetica per favorire il flusso regolare del metallo, mentre il secondo è ottenuto da forze meccaniche come autobetoniere o manipolatori. Tutti sono stati applicati in ingegneria.

• Vibrazione ultrasonica. Gli ultrasuoni sono un'onda sonora ad alta frequenza. Quando si propagano in liquido, le molecole liquide sono sottoposte all'azione di campi sonori alternati periodici per produrre cavitazione acustica ed effetti di flusso acustico. Causeranno cambiamenti nel campo di flusso, nel campo di pressione e nel campo di temperatura nel fuso, con conseguenti effetti locali ad alta temperatura e alta pressione. La vibrazione del liquido fa sì che i bracci di dendrite cadano dal fronte di solidificazione e agiscano come nuclei di nucleazione eterogenei nella fusione, e l'effetto disperdente delle onde ultrasoniche sul fuso rende la distribuzione delle particelle più uniforme. Inoltre, la metallurgia ad ultrasuoni può rimuovere gas e scorie, che è una tecnologia di purificazione della fusione.