【正文】 沖洗干凈后即可進行浸蝕。粗 .19. 拋光可選用帆布、海軍呢做拋光織物，精拋光可選用絲絨、天鵝絨、絲綢做拋光織物。濕度太小，由于摩擦生熱會使試樣生溫，使試樣產(chǎn)生晦暗現(xiàn)象，其合適的拋光濕度是以提起試樣后磨面上的水膜在 3～ 5 秒鐘內(nèi)蒸發(fā)完為準。并做輕微移動。拋光時，試樣磨面應(yīng)均勻的輕壓在拋光盤上。最常用的是機械拋光。除了手工細磨外，還可用金相試樣預(yù)磨機機械細磨，但磨光時需注意用水冷卻，避免磨面過熱。手工磨光試樣時，砂紙應(yīng)放在玻璃板上，依次用 280 號、 500 號、水砂紙、 0、 0 0 03 號金相砂紙磨光，每更換一道砂紙。 2． 磨光即細磨 試樣經(jīng)粗磨后表面雖已平整，但還存在較深的磨痕及表面加工變形層，需要通過從粗到細的不同金相砂紙的磨制，把它們逐漸減輕，為進一步拋光做好準備。 1． 磨平即粗磨 試樣截取后，第一步進行粗磨，粗磨一般在落地砂輪上進行。合金組織主要由細小的球形晶和攻瑰晶及殘余液相成，在 合理的澆注溫度條件下，制備的半固態(tài)合金漿料適于進行流變成形。將加熱到澆注溫度分別為 678℃， 688℃， 700℃， 710℃的進行變質(zhì)處理的熔化的 .18. 半固態(tài)液態(tài)金屬液澆注到裝置后，在制備半固態(tài)漿料的同時 ,向在澆注溫度分別為 678℃， 688℃， 700℃， 710℃的熔化的液態(tài)金屬中加入體積比為 10%的 Al2O3 作為顆粒增強劑 ,以獲得半固態(tài)的鋁基復(fù)合材料 ,達到提高材料性能的目的。 第三步 :變質(zhì)處理 變質(zhì)處理就是向金屬液體中加入一些細小的形核劑（又稱為孕育劑或變質(zhì)劑），使它在金屬液中形成大量分散的人工制造的非自發(fā)晶核，從而獲得細小的鑄造晶粒。 第二步 :鋁合金熔煉 將鋸好的試樣放入 KSWK4D11 型電阻爐溫度控制器控制熔煉溫度；澆注溫度分別為 678℃， 688℃， 700℃， 710℃。 材料： 2A14 鋁合金，金相砂紙、拋光粉、拋光布、浸蝕劑、棉球、酒精，三氧化二鋁粉末。 ⑥開發(fā)適合半固態(tài)專用的合金體系。 ④研究開發(fā)半固態(tài)觸變鍛造成形技術(shù) ,研究不同鋁合金材料的觸變成形工藝 ,促進高硅鋁合金、變形鋁合金在半固態(tài)加工中的應(yīng)用 ,以滿足汽車工業(yè)對高強、高耐磨零部件的需求 。 ③研究開發(fā)適合不同零件需要的系列化二次加熱設(shè)備 ,提高二次加熱設(shè)備的自適應(yīng)能力 ,解決坯料加熱不均勻問題。 為了實現(xiàn)這一目標 ,當前還需要盡快解決以下幾個問題 [20]: ①半固態(tài)坯料質(zhì)量及其穩(wěn)定性是保證后續(xù)工藝穩(wěn)定和最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵 ,因此需要盡快開發(fā)制備高質(zhì)量大直徑半固態(tài)坯料的制備技術(shù) ,滿足工業(yè)化 生產(chǎn)的需要 。而流變成形具有的流程短、成本低的優(yōu)勢 ,使這項工藝技術(shù)在解決現(xiàn)有小型鑄件的質(zhì)量方面具有明顯的優(yōu)勢 ,但是在實現(xiàn)工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用之前 ,還需要解決漿料質(zhì)量過程控制所涉及的許多問題 [19]。 .16. 結(jié)語 任何一個新技術(shù)的出現(xiàn)都有它的優(yōu)越性 ,也不可避免地存在局限性 ,半固態(tài)金屬加工技術(shù)也不例外 ,具體到半固態(tài)觸變成形和流變成形更是如此?？赡苁沁@個原因 ,目前在進行工業(yè)化試驗的新流變鑄造法 (NRC)也只能生產(chǎn)小尺寸的零件 ,生產(chǎn)成本也沒有明顯降低。利用 SSP技術(shù)可以改善原始坯料微觀組織結(jié)構(gòu)和加工性能 ,因此將 SSP技術(shù)與傳統(tǒng)加工成形方法有效結(jié)合 ,在基本不改變原有工藝條件的前提下有望提高變形鋁合金塑性加工能力 ,降低生產(chǎn)成本。在活塞合金 (如 A390)的普通壓鑄中 ,初晶 Si的尺寸及分布均勻很難保證 ,限制了該類合金推廣應(yīng)用 ,而 SSP技術(shù)有望成為該類合金加工成形的有 效手段 [16]。 (3)活塞合金的加工成形 :高 Si鋁合金由于熱膨脹系數(shù)小、強度高、耐磨性好等特點 ,成為制造活塞、缸套等零件的首選材料。可以通過直接鑄造成形及熱處理獲得接近變形鋁合金的性能 ,這無疑將大大節(jié) 約能耗 ,減少加工余量 ,降低綜合制造成本 [15]。因此 SSP技術(shù)成為生產(chǎn) A206合金汽車零部件的重要技術(shù)之一。但由于粗大樹枝晶很容易引起熱裂及縮孔 ,使這種合金很少使用。從目前的研究開發(fā)現(xiàn)狀看 ,半固態(tài)觸變成形技術(shù)在以下領(lǐng)域?qū)⒕哂泻艽蟮陌l(fā)展?jié)摿Α１M管汽車的輕量化促進了半固態(tài)加工技術(shù)的應(yīng)用 ,但是與全世界每年消耗 2020多萬 t鋁合金相比 ,半固態(tài)鋁合金所占的比例還非常小 ,這主要與制備半固態(tài)坯料的成本以及市場容量有關(guān)?？梢钥闯龀跎鄶?shù)量較多、較細小 , 平均等積圓直徑為 m, 圓度為 。 通過對 Al2Si合金進行的制漿試驗表明 ,這種方法能夠有效地解決大體積熔體的均勻冷卻 ,制備出具有細小、均勻、非枝晶組織的半固態(tài)漿料。流變成形技術(shù)的關(guān)鍵問題是 連續(xù)穩(wěn)定地制備高質(zhì)量的漿料 ,為此 ,課題組提出一種制備半固態(tài)漿料的新方法 — 熔體分散混合法 [ 11 ] 。盡管如此 ,半固態(tài)觸變模鍛成形在制造高性能鋁合金零件中具有較高的性價比 ,十分適合中小企業(yè)的生產(chǎn) [9]。但是與壓鑄相比也存在一些不足之處 ,如只適合單件生產(chǎn) ,生產(chǎn)效率較低 。 ③零件力學(xué)性能好 。 圖 9 適合半固態(tài)觸變模鍛一些零件 工業(yè)應(yīng)用表明半固態(tài)觸變擠壓成形的主要優(yōu) 點是 :①材料利用率超過90%。因此 ,為了在成形生產(chǎn)中提高半固態(tài)坯料的材料利用率 ,在生產(chǎn)零件形狀不是十分復(fù)雜的情況下 ,可以采用精密模鍛觸變成形工藝來提高半固態(tài)材料的利用率。盡管通過改造壓鑄模具、縮短澆道等方法可以提高材料利用率 ,但壓鑄生產(chǎn)仍然會產(chǎn)生 30%以上需要回收的余料。 圖 18 半固態(tài)壓鑄和普通壓鑄件的質(zhì)量比較 （四）鋁合金半固態(tài)觸變模鍛成形 半固態(tài)觸變成形需要先制備半固態(tài)坯料 ,這會增加一些生產(chǎn)成本。用半固態(tài)觸變壓鑄生產(chǎn)了 1 000件 (見圖 18 c) ,通過 X射線探傷 ,發(fā)現(xiàn)氣孔、疏松等缺陷顯著減少 ,產(chǎn)品合格率明顯提高 ,這表明半固態(tài)加工技術(shù)對氣密性要求高的壓鑄件質(zhì)量確有明顯改善效果。試驗采用 ZL108合金生產(chǎn)水泵蓋毛坯零件 ,半固態(tài)坯料尺寸為 70 mm 100 mm。而采用半固態(tài)觸變壓鑄可以明顯提高這類產(chǎn)品的質(zhì)量。該鑄造機一次可以 生產(chǎn) 4根 (30～ 120)mm4500mm半固態(tài)棒料 ,生產(chǎn)效率約為普通鑄棒的 80%。在多流垂直式半連續(xù)鑄造技術(shù)基礎(chǔ)上 ,增加電磁攪拌器 ,可以實現(xiàn)多流電磁攪拌半固態(tài)坯料的半連續(xù)鑄造。因此 ,與傳統(tǒng)單向磁場攪拌相比 ,復(fù)合 電磁攪拌方法可以有效提高攪拌效率 ,降低半固態(tài)漿料的生產(chǎn)制造成本。同時在制漿室中心放置芯棒 ,以提高剪切攪拌作用 ,見圖 14。漿料中初生相的尺寸大小 .10. 和均勻性、形狀及分布都直接影響到后續(xù)工藝及最終產(chǎn)品質(zhì)量 ,因此 ,在利用電磁攪拌技術(shù)制備半固態(tài)漿料時需要有效控制非枝晶相的形成。然而 ,通過多年的研究發(fā)現(xiàn) ,半固態(tài)觸變成形技術(shù)所存在的問題不是不可以解決的 ,因此 ,本課題將重點介紹課題組在半固態(tài)觸變成形方面開展的工作 ,同時介紹課題組在流變成形、合金設(shè)計和變形鋁合金等方面的研究進展 ,以促進半固態(tài)加工技術(shù)在我國工業(yè)中的應(yīng)用。 由于半固態(tài)觸變成形技 術(shù)在工業(yè)中存在著一些似乎難以克服的問題 ,近年來 ,以短流程為主要特點的半固態(tài)流變成形技術(shù)成為新的研究熱點 。 鋁合金半固態(tài)加工技術(shù)的研究 金屬半固態(tài)加工技術(shù) ( Semisolid Processing, SSP)自美國麻省 理工學(xué)院的 David Spencer于 1971 年首次提出至今已有 30多年 ,先后召開了 9次國際會議 ,開發(fā)出來的半固態(tài)觸變成形工藝和觸變注射 ( Thixomould2ing)工藝已經(jīng)分別在鋁合金汽車零部件和鎂合金 3C殼體上獲得了工業(yè)化應(yīng)用 [ 1, 2 ] 。熔融合金通過氣體 (氮或氬 ) 霧化成液滴流 ,以一定的速度沖向下方的成坯盤 ,直徑約100μ m 的液珠在向下運動過程中 ,受到惰性氣體流的冷卻 ,表面溫度迅速下降。而后者的加熱溫度則相當高 ,應(yīng)比合金的 固相線溫度高幾度。 形變熱處理法 形變熱處理晶粒細化法是對熱加工的鑄造材料施加一定量的冷變形 ,而后把它加熱到再結(jié)晶溫度以上的某一溫度 ,保溫適當?shù)臅r間 ,通過恢復(fù)與再結(jié)晶 ,形成適合于半固態(tài)加工的細小的球狀等軸晶粒組織。德國已用此法生產(chǎn)半固態(tài)材料錠坯。此法的另一不足之處是有運動器械與高溫熔體接觸 ,且能量消耗也較大。 機械攪拌法 機械攪拌法最早用于流變鑄造生產(chǎn) ,但目前在工業(yè)生產(chǎn)中很少采用 ,大多用于試驗工作 ,雖然簡單易行 ,但工藝參數(shù)不易控制 ,很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。若晶界能大于固 液界面能的 2 倍 ,這種界面就是大角晶界的表面 ,液相會進入這些晶界 ,大的晶粒的碎化 ,形成細小的晶粒。這種獲得細小球狀等軸晶粒組織的工藝 ,目前還不能從理論上獲得圓滿的解釋 ,但一般認為是由于恢復(fù)與再結(jié)晶的結(jié)果。目前 ,在工業(yè)生產(chǎn)中 ,這種坯料 是用應(yīng)變?nèi)刍ㄉa(chǎn)的 [3 ] 。 應(yīng)變?nèi)刍? 電磁攪拌流變鑄造只能鑄造直徑較大的錠坯 ,成形幾百克以上的較重零件 ,也就是說 ,直徑 40 mm 的圓棒不能用鑄造法進行商業(yè)化生產(chǎn)。電磁攪拌鑄造錠的晶粒尺寸一般可達 60μ m ,為細小的適合半固態(tài)鑄造的球狀等軸晶粒 。 流 變鑄造錠坯晶粒細小、組織均勻 ,幾乎不存在疏松與顯微氣孔 ,力學(xué)性能高。轉(zhuǎn)子感應(yīng)器可設(shè)計制造得相當高 ,例如可高達 700 mm ,攪拌時間有所延長 ,使鑄造組織得到進一步的改善 。 .7. 圖 13 帶外部轉(zhuǎn)子的電磁流變鑄造機 示意圖 1. 分流盤 6．鑄造機錠座 永久磁鐵轉(zhuǎn)子流變鑄造機不但可鑄圓錠 ,而且能鑄扁錠、方錠、空心錠等?？刂齐姶艌鰪娙?、電磁線圈高度、鑄造速度、冷卻強度等工藝參數(shù) ,就可控制晶粒大小。 圖 12為電磁攪拌鑄造法示意圖。 電磁攪拌法 首先使用電磁攪拌法生產(chǎn)半固態(tài)加工錠坯的是美國阿盧馬克斯工程金屬工藝公司 (AEMP) ,它于 1978 年鑄出了符合要求的圓錠。 ⑤形變熱處理法 。 ③機械攪拌法 。①電磁流體動力學(xué)鑄造法 ,即電磁攪拌法 。對于鋁合金而言 ,一般使用對凝固過程中的液態(tài)金屬進行電磁攪拌的方法獲得具有均勻的較為細小的球狀等軸晶粒的冶金組織 ,因此 ,凡是可使錠坯獲得這種組織的鑄造方法或其他方法皆可用于生產(chǎn)該坯料。由于半固態(tài)金屬坯料的加熱、輸送很方便 ,并且成形過程容易控制 ,便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn) ,因此半固態(tài)合 金觸變成形是當今半固態(tài)鑄造的主要工藝方法。用此法制成的鋁合金鑄件的力學(xué)性能較擠壓鑄件高 ,而與半固態(tài)觸變成形的性能相當 [1 ,2 ] 。由于半固態(tài)金屬漿液的保存和輸送很不方便 ,因而這種成形方法投入實際應(yīng)用的較少 。 半固態(tài)成形工藝 半固態(tài)成形的工藝過程如圖 11所示，通常的工藝路線主要有如下兩種。 （ 6）由于凝固收縮小，故成形尺寸精度高，加工余量小，接近凈成形，節(jié)約原材料。 （ 4）在成形過程中，半固態(tài)金屬不易噴濺，改善了充型過程，減輕了金屬的卷氣和氧化。 （ 2）成形溫度低，可節(jié)省能源；同時生產(chǎn)時擺脫了高溫液態(tài)金屬環(huán)境，減少污染。 而將這種流變漿料先凝固成鑄錠 , 再根據(jù)需