Kornveredelung von Gegossen-Mikrostrukturen aus hochwertig verformter Aluminiumlegierung

1.1 Schnellverfestigungsverfahren

Schnelle Erstarrung ist die Verwendung hoher Abkühlraten, um feine Kornstrukturen zu erhalten. Typischerweise nimmt die Korngröße mit zunehmender Abkühlrate ab. Gleichzeitig kann eine schnelle Abkühlung auch den Dendritenabstand reduzieren, um eine gleichmäßigere innere Struktur der Körner zu erhalten, was sich positiv auf die anschließende Verarbeitungsverformung auswirkt. Das Schnellverfestigungsverfahren ist in traditionellen Gießverfahren von verformten Aluminiumlegierungen (z. B. Halbstranggießen) nicht weit verbreitet, aber die Kombination von Schnellkühltechnologie und Pulvermetallurgieverfahren kann großformatige hochlegierte Barren mit feinen Körnern und gleichmäßiger Zusammensetzung erzeugen. Der Spritzgießprozess ist ein typischer Vertreter und wurde zur Herstellung von etwa 7××× Aluminiumlegierungsblöcken verwendet.

1.2 Kinetische Methode

Die dynamische Methode bezieht sich auf die Verwendung verschiedener Schwingungsmethoden, um die Keimbildungspartikel der Metallschmelze während des Erstarrungsprozesses zu erhöhen und so viele Kerne wie möglich zu bilden, um den Zweck der Verfeinerung der Körner zu erreichen. Vibrationsmethoden umfassen hauptsächlich mechanisches Rühren, mechanische Vibration, elektromagnetisches Rühren, Schallwellen- und Ultraschallschwingungen.

(1) Mechanisches Rühren und Vibrationen. Indem die Aluminiumlegierungsschmelze während des Erstarrungsprozesses mechanischem Rühren und Vibrationen ausgesetzt wird, bildet sich eine dreidimensionale Strömung. Die komplexen physikalischen und chemischen Effekte wie Wärmeübertragung und Stoffaustausch verändern die Struktur und Energiefluktuation der Schmelze, so dass die Schmelzzusammensetzung tendenziell gleichmäßig ist. und schaffen günstige thermodynamische und kinetische Bedingungen für die Keimbildung und das Wachstum des Kristallisationsprozesses. Darüber hinaus fördern Rühren und Vibrationen auch den Bruch der Legierungs-Dendritenarme. Die Dendritenfragmente, die in die Schmelze gelangen, können zu den bevorzugten Orten für die Keimbildung neuer Körner werden. Die Zunahme der Keimbildungsstellen bedeutet, dass eine heterogenere Keimbildung auftreten kann. Signifikante Wirkung auf die Getreideveredelung. Mechanisches Rühren und Vibrationen sind in der industriellen Produktion weit verbreitet und ein wichtiger Bestandteil der Gussproduktion.

(2) Elektromagnetisches Rühren. Wenn elektromagnetisches Rühren auf das Gießen von Aluminiumlegierungen angewendet wird, fließt die Metallschmelze regelmäßig unter der Einwirkung des elektromagnetischen Feldes, so dass die Schmelzezusammensetzung und Temperatur jedes Teils dazu neigen, gleichmäßig zu sein. Mit der Erhöhung der Schmelzflussrate werden die säulenförmigen Körner in Länge und Breite kleiner, und die anfänglich gebildeten Dendriten werden unter Bewegung gebrochen und wirken als neue Keimbildungszentren, was zu einer signifikanten Zunahme der Keimbildung führt; Gleichzeitig beschleunigt diese starke Die Konvektion der inneren Schmelze beschleunigt den Abkühlprozess der inneren Schmelze, reduziert den Temperaturgradienten und ist vorteilhaft, um eine feine und gleichmäßige äquiaxierte Kornstruktur zu erhalten. Im Vergleich zum mechanischen Rühren haben elektromagnetisches Rühren und mechanisches Rühren den gleichen Zweck und die gleiche Funktion. Der Unterschied besteht darin, dass erstere die durch elektromagnetische Induktion erzeugte elektromagnetische Kraft nutzt, um den regelmäßigen Metallfluss zu fördern, während letztere durch mechanische Kräfte wie Mischwagen oder Manipulatoren erreicht wird. Alle von ihnen wurden im Ingenieurwesen angewendet.

• Ultraschall-Vibration. Ultraschall ist eine hochfrequente Schallwelle. Bei der Ausbreitung in Flüssigkeit werden flüssige Moleküle der Wirkung periodischer Wechselschallfelder ausgesetzt, um akustische Kavitation und akustische Strömungseffekte zu erzeugen. Sie verursachen Änderungen im Strömungsfeld, Druckfeld und Temperaturfeld in der Schmelze, was zu lokalen Hochtemperatur- und Hochdruckeffekten führt. Die Vibration der Flüssigkeit lässt die Dendritenarme von der Erstarrungsfront abfallen und als heterogene Keimbildungskerne in der Schmelze wirken, und die dispersive Wirkung von Ultraschallwellen auf die Schmelze macht die Partikelverteilung gleichmäßiger. Darüber hinaus kann die Ultraschallmetallurgie Gas und Schlacke entfernen, was eine Schmelzereinigungstechnologie ist.