Refinamiento de grano de microestructura as-cast de aleación de aluminio deformado de alta gama

1.1 Método de solidificación rápida

La solidificación rápida es el uso de altas tasas de enfriamiento para obtener estructuras de grano fino. Por lo general, el tamaño del grano disminuye con el aumento de la velocidad de enfriamiento. Al mismo tiempo, el enfriamiento rápido también puede reducir el espaciado de las dendritas para obtener una estructura interna más uniforme de los granos, lo que tiene un impacto positivo en la deformación posterior del procesamiento. El método de solidificación rápida no se usa ampliamente en los métodos de fundición tradicionales de aleaciones de aluminio deformadas (como la fundición semicontinua), pero la combinación de tecnología de enfriamiento rápido y proceso de pulvimetalurgia puede producir lingotes de alta aleación de gran tamaño con granos finos y composición uniforme. El proceso de moldeo por inyección es un representante típico, y se ha utilizado para producir unos lingotes de aleación de aluminio de 7×××.

1.2 Método cinético

El método dinámico se refiere al uso de varios métodos de vibración para aumentar las partículas de nucleación del metal fundido durante el proceso de solidificación, y para formar tantos núcleos como sea posible para lograr el propósito de refinar los granos. Los métodos de vibración incluyen principalmente agitación mecánica, vibración mecánica, agitación electromagnética, onda de sonido y vibración ultrasónica.

(1) Agitación mecánica y vibración. Al someter la fundición de aleación de aluminio a agitación mecánica y vibración durante el proceso de solidificación, se forma un flujo tridimensional. Los complejos efectos físicos y químicos, como la transferencia de calor y la transferencia de masa, cambian la estructura y la fluctuación de energía de la masa fundida, de modo que la composición de la masa fundida tiende a ser uniforme. , y crear condiciones termodinámicas y cinéticas favorables para la nucleación y el crecimiento del proceso de cristalización. Además, la agitación y la vibración también promueven la fractura de los brazos de dendrita de aleación. Los fragmentos de dendrita que entran en la masa fundida pueden convertirse en los sitios preferidos para la nucleación de nuevos granos. El aumento de los sitios de nucleación significa que puede ocurrir una nucleación más heterogénea. Efecto significativo en el refinamiento del grano. La agitación mecánica y la vibración son ampliamente utilizadas en la producción industrial y son una parte importante de la producción de fundición.

(2) Agitación electromagnética. Cuando se aplica agitación electromagnética a la fundición de aleación de aluminio, la fusión de metal fluye regularmente bajo la acción del campo electromagnético, de modo que la composición de fusión y la temperatura de cada parte tienden a ser uniformes. Con el aumento de la tasa de flujo de fusión, los granos columnares se vuelven más pequeños en longitud y anchura, y las dendritas formadas inicialmente se rompen bajo agitación y actúan como nuevos centros de nucleación, lo que resulta en un aumento significativo en el número de nucleaciones; al mismo tiempo, esta fuerte La convección de la masa fundida interna acelera el proceso de enfriamiento de la masa fundida interna, reduce el gradiente de temperatura y es beneficiosa para obtener una estructura de grano equiaxed fina y uniforme. En comparación con la agitación mecánica, la agitación electromagnética y la agitación mecánica tienen el mismo propósito y función. La diferencia es que el primero utiliza la fuerza electromagnética generada por la inducción electromagnética para promover el flujo regular de metal, mientras que el segundo se logra mediante fuerzas mecánicas como camiones mezcladores o manipuladores. Todos ellos han sido aplicados en ingeniería.

• Vibración ultrasónica. El ultrasonido es una onda de sonido de alta frecuencia. Al propagarse en líquido, las moléculas líquidas se someten a la acción de campos sonoros alternos periódicos para producir cavitación acústica y efectos de flujo acústico. Causarán cambios en el campo de flujo, el campo de presión y el campo de temperatura en la masa fundida, lo que resultará en efectos locales de alta temperatura y alta presión. La vibración del líquido hace que los brazos de la dendrita se caigan del frente de solidificación y actúen como núcleos de nucleación heterogéneos en la masa fundida, y el efecto de dispersión de las ondas ultrasónicas en la masa fundida hace que la distribución de partículas sea más uniforme. Además, la metalurgia ultrasónica puede eliminar el gas y la escoria, que es una tecnología de purificación de fusión.