原位颗粒含量对半固态7075铝合金组织的影响

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.017 第26卷第1期 北京科技大学学报 Vol.26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 原位颗粒含量对半固态7075铝合金 组织的影响 刘慧敏》呼努斯图)崔华》杨滨)张济山” 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)内蒙古大学理工学院，呼和浩特010022 摘要制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射沉积7075铝合金，在610℃和620℃进行二 次加热并保温30m,淬火固定半固态组织.采用扫描电镜观察其组织，利用平均截线法统计 其晶粒尺寸，分析不同颗粒含量对喷射沉积7075铝合金半固态组织的影响规律.结果表明： 当TC颗粒含量达到2.91%（体积分数）时已经产生良好的钉扎效果，使得合金基本保持喷射 沉积组织特征，能够满足后续的半固态成形工艺要求：TC颗粒含量超过2,91%后，晶粒尺寸 会进一步减小，但晶界上的颗粒明显增多并呈网状分布：TC颗粒含量小于2.91%时，局部区 域发生晶粒的异常长大现象，使合金组织的均匀化程度下降， 关键词喷射沉积7075铝合金：半固态组织：原位C颗粒 分类号TG146.21 半固态金属加工技术因具有节省能源、生产 1实验方法 效率高、应用范围广泛等诸多优点，将成为21世 纪最有前途的金属成形工艺之一.在实际生产 11材料制备 中应用最广泛的材料为铸造铝合金网，而变形铝 实验用材料为具有不同原位TC颗粒含量的 合金的半固态成形技术尚处于研究阶段，半固态 喷射沉积7075+XTC铝合金（其中体积分数X0, 变形铝合金在其固液两相区进行二次加热过程 1.15%,1.73%,2.91%,4.48%,5.95%). 中，晶粒球化比较明显，可是晶粒长大速度非常 (1)将Ti粉(<50m),石墨粉(<75m),A1粉 快，失去了初始的细小晶粒的特征，不利于提 (<75m)按一定比例在混粉机内混合均匀，并压 高其半固态成形性，采用原位反应喷射成形方法 制成20mm×25mm的预制块备用. 制备的5083铝合金在530℃进行等温处理长达 (2)将坩埚中的7075铝合金(Zn为5.7%，Mg 25h后其晶粒尺寸仅超过20um,与之对应的喷射 为2.5%，Cu为1.8%，Cr为0.2%，Fe<0.15%,Si< 成形5083铝合金在相同条件下晶粒大小已接近 0.15%,Mn<0.15%,其余为Al,质量分数)升温至 70μm.由此引发了利用原位颗粒来控制在半固 900℃，用石墨钟罩将规定量的TC-A!预制块压 态加热保温过程中晶粒长大行为的研究思路. 入此合金熔液中，通过原位反应生成TiC颗粒， 笔者最近研究发现，喷射沉积7075铝合金中 适当搅拌使其更加均匀地分布于合金熔体中.待 加入少量原位TC颗粒后，在其固液两相区进行 反应完成后降温至730℃并用六氯乙烷和氟硅酸 二次加热保温时，能够有效阻止晶粒长大©.所 钠精炼除气. 以有必要进一步研究颗粒含量为多少时起到最 (3)熔体再次被升温至810℃时，进行喷射成 佳的综合效果，从而设计出具有理想颗粒含量的 形，采用氮气作为雾化气体，雾化压力为0.60.8 喷射沉积7075作为半固态成形专用坯料. MPa,导流管3mm,沉积距离为400mm. 1.2二次加热 收稿日期20030401刘慧敏女，31岁，博士生 根据7075铝合金的固液两相区温度(477~ *国家自然科学基金资助项目No.50171010) 635℃)u以及为了在半固态7075铝合金触变成

第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 。 原位颗粒含量对半固态 铝合金 组织的影响 刘 慧敏 ” 呼 努斯 图 ” 崔 华 ” 杨 滨 ‘， 张 济 山 ” 北京科技大 学新金 属材料 国 家重 点 实验 室 ， 北 京 内蒙古大 学 理工 学 院 ， 呼 和 浩特 摘 要 制 备 具 有 不 同原位 颗粒 含 量 的喷射沉 积 铝 合金 ， 在 ℃ 和 ℃ 进行 二 次加 热并保温 ， 淬 火 固定 半 固态组 织 采用 扫 描 电镜观 察其组织 ， 利 用平 均截线法统计 其 晶粒尺 寸 ， 分析不 同颗粒 含量对 喷射沉积 铝 合 金 半 固态 组织 的影 响规 律 结果 表 明 当 颗粒含量 达 到 体积 分数 时 已 经 产 生 良好 的钉扎 效果 ， 使得 合 金基 本保持喷射 沉积 组 织特 征 ， 能够满足后 续 的半 固态成 形工 艺 要求 颗粒含 量超 过 后 ， 晶粒尺 寸 会进一 步减 小 ， 但 晶界 上 的颗粒 明 显 增 多并 呈 网状分布 颗粒含 量 小于 时 ， 局 部 区 域发 生 晶粒 的异 常长 大现象 ， 使合 金 组 织 的均匀 化程 度 下 降 关键词 喷 射沉 积 铝 合 金 半 固态组 织 原位 颗粒 分 类号 半 固态 金 属 加 工 技 术 因具 有 节 省 能源 、 生产 效 率高 、 应 用 范 围广泛 等 诸 多优 点 ， 将 成 为 世 纪 最 有前途 的金属 成 形 工 艺之 一 ‘ 在 实际 生产 中应 用 最广 泛 的材 料 为铸 造 铝 合 金 仪，， 而 变 形 铝 合金 的半 固态 成 形技术 尚处于 研 究阶 段 半 固态 变 形 铝 合 金 在 其 固液 两 相 区 进 行 二 次加 热 过 程 中 ， 晶粒 球 化 比较 明显 ， 可 是 晶粒长 大速 度 非 常 快 ‘卜 ， 失去 了初 始 的细 小 晶粒 的特 征 ， 不 利 于 提 高其 半 固态 成 形 性 采用 原位 反应 喷射成 形 方法 制 备 的 铝 合 金 在 ℃ 进 行 等温 处 理 长 达 后 其 晶粒尺 寸仅超过 脚 ， 与之对应 的喷射 成 形 铝 合 金 在相 同条件 下 晶粒 大 小 已 接 近 阿 ， 由此 引发 了利用 原位颗 粒来控制 在 半 固 态 加 热 保温 过 程 中 晶粒 长 大行 为 的研 究 思 路 笔 者 最近研 究发现 ， 喷射沉积 铝 合 金 中 加 入 少 量 原位 颗 粒 后 ， 在其 固液 两 相 区 进 行 二 次加 热 保温 时 ， 能够 有 效 阻止 晶粒 长 大 ‘ 所 以有 必 要进 一 步 研 究 颗 粒 含 量 为 多 少 时起 到 最 佳 的综合 效果 ， 从 而 设计 出具有理 想 颗粒 含量 的 喷射沉积 作 为半 固态成 形 专用 坯 料 收稿 日期 刁 刘 慧敏 女 ， 岁 ， 博 士 生 国家 自然科学基金 资助项 目 创 实验 方 法 材 料 制 备 实验用 材料 为 具 有不 同原位 颗 粒 含 量 的 喷射 沉积 十叉 铝 合 金 其 中体积 分 数天导 ， ， ， ， ， 将 粉 “ ， 石 墨粉 卜 ， 粉 娜 按 一 定 比例 在 混 粉机 内混 合均 匀 ， 并压 制成中 的预 制 块 备用 将 钳 塌 中的 铝 合 金 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， ， ， 山 ， 其 余 为 ， 质量 分 数 升 温 至 ℃ ， 用 石 墨钟 罩将 规 定 量 的肠一 一 预 制 块 压 入 此 合 金熔 液 中 ， 通 过 原位 反应 生 成 颗 粒 ， 适 当搅拌 使其更 加 均 匀地 分 布 于 合 金熔体 中 待 反应 完成 后 降温至 ℃ 并用 六 氯 乙 烷 和 氟硅 酸 钠 精炼 除气 熔 体 再 次被 升温至 ℃ 时 ， 进行 喷射 成 形 ， 采 用氮气 作 为 雾化气 体 ， 雾化 压 力为 ， 导流 管帕 ， 沉 积 距 离 为 二 次加 热 根 据 铝 合 金 的 固液 两 相 区温度 一 ℃ ‘川 以 及 为 了 在 半 固态 铝 合 金 触 变 成 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．01．017

*60。 北京科技大学学报 2004年第1期 形适宜的液相比例(30%~50%m)的条件下，研究 是在制备过程中原位TC颗粒未能分布到该区 原位TC颗粒含量对合金组织的影响规律.将二 域，所以在较高温度进行二次加热保温时，如同 次加热温度选为610℃和620℃，保温时间为30 未加原位TiC颗粒的7075铝合金组织，晶粒产生 min.试样尺寸约6mm×6mm×6mm,采用箱式马 了异常长大现象，原位TiC颗粒含量增加到 弗炉进行加热保温，其控温精度为±2℃.到达规 1.73%时（图1(c》,晶粒异常长大区域有所减少， 定的保温时间后迅速取出试样并进行淬火. 晶粒尺寸分布的均匀化程度得到一定的改善.原 13组织分析 位TiC颗粒含量增加到2.91%时（图1(d),晶粒异 选用三酸水溶液(NO为2.5%：HC1为1.5%； 常长大区域基本被消除，晶粒尺寸也比较均匀细 HF为1%：H20为95%)对粗磨、细磨和抛光后的 小.当颗粒含量增加到4.48%和5.95%时（图1(e) 试样进行15~20s的腐蚀，采用扫描电镜观察其 和（①），虽然晶粒尺寸得到进一步的均匀化，但是 显微组织.应用软件及平均截线法统计平均晶粒 晶界上的颗粒明显增多并呈网状分布， 尺寸，并绘制平均晶粒尺寸与TC颗粒含量之间 图2为在620℃保温30min后的上述合金的 的关系曲线 二次加热组织.与图1相比，最明显的区别是晶 粒尺寸有了明显的长大.经统计，此时7075铝合 2实验结果与分析 金的平均晶粒尺寸为65.6m(图2(a),7075+ 图1为具有不同TC颗粒含量的喷射沉积 1.15%TiC和7075+1.73%TiC铝合金的平均晶粒尺 7075铝合金在610℃保温30min后得到的半固态 寸分别为53.1m和50.5m(图2b),(c)》,与前者比 二次加热组织.从组织形貌上可观察到未加原位 尺寸虽然有所减小，但其分布极不均匀.当原位 颗粒的喷射沉积7075铝合金晶粒已经发生异常 颗粒含量增加到2.91%时，平均晶粒尺寸进一步 长大现象.如图l(a)所示，大部分晶粒的尺寸分 减至47.5m,均匀化程度得到较好的改善（图2 布在3080山m的比较大的范围之内.在晶粒内部 (d),原位颗粒含量继续增加到4.48%和5.95%时， 及晶界附近产生了液相，这是部分低熔点的共晶 如图()和(，晶粒尺寸得到进一步的均匀化，晶 组织或化合物熔化而形成.原位TC颗粒含量为 界上的颗粒明显增多并呈网状分布，其对应的平 1.15%(体积分数，下同)的7075铝合金的半固态组 均晶粒尺寸分别为42.6m和41.8m,这一数值 织（图1b)部分区域保持着喷射沉积的细小均匀 大约是图1（©），（①所对应尺寸的2倍.另一种区别 等轴晶的特征，部分区域的晶粒明显粗大，原因 是在620℃进行加热保温时，晶界上已经有部分 (e (E 图1喷射沉积铝合金在610℃保温30min的半固态组织.(a)7075;(b)7075+1.15%TiC;(C)7075+1.73%TiC,(@)7075+ 2.91%TiC;(e)7075+4.48%TiC;(07075+5.95%TiC Fig.1 Microstructures of the spray formed Al alloy reheated at 610'C for 30 min

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 形适 宜 的液相 比例 一 ‘勺 的条件 下 ， 研 究 原位 颗粒 含量对 合 金 组 织 的影 响规 律 将 二 次加热温 度选 为 ℃ 和 ℃ ， 保 温 时 间为 试 样 尺 寸 约 ‘ ， 采 用 箱式 马 弗 炉进 行加 热 保温 ， 其控温 精度 为士 ℃ 到达规 定 的保温 时 间后 迅 速 取 出试 样 并进 行 淬 火 组 织 分 析 选用 三 酸水溶液 田 ， 为 为 」 为 凡 为 对 粗 磨 、 细 磨和 抛 光 后 的 试 样进 行 巧一 的腐蚀 ， 采用 扫 描 电镜观 察其 显微组织 应 用 软件及 平均截线法 统计 平 均 晶粒 尺 寸 ， 并绘 制平 均 晶粒 尺 寸与 颗 粒含量 之 间 的关 系 曲线 实验 结 果 与分 析 图 为具 有 不 同 颗 粒 含 量 的喷 射 沉积 铝 合 金 在 ℃ 保温 后得 到 的半 固态 二 次加 热组 织 从 组织 形貌 上可观 察 到未加 原位 颗粒 的喷射 沉 积 铝 合 金 晶粒 已 经 发 生 异 常 长 大现 象 如 图 所示 ， 大部分 晶粒 的尺 寸分 布在 一 脚 的 比较大 的范 围之 内 在 晶粒 内部 及 晶界 附近产 生 了液 相 ， 这 是 部分低熔 点 的共 晶 组 织或 化 合 物 熔 化 而 形 成 原位 颗 粒含 量 为 体积分数 ， 下 同 的 铝合金 的半 固态 组 织 图 必 部分 区域 保 持着 喷射沉 积 的细 小均 匀 等 轴 晶 的特 征 ， 部 分 区域 的 晶粒 明显 粗 大 ， 原 因 是在制 备过程 中原位 颖 粒 未 能分布 到该 区 域 ， 所 以在 较高温度进 行 二 次加 热保温 时 ， 如 同 未加 原位 颗 粒 的 铝 合 金 组织 ， 晶粒产 生 了 异 常 长 大 现 象 原 位 颗 粒 含 量 增 加 到 时 图 ， 晶粒 异 常长 大 区域有 所减少 ， 晶粒尺 寸分布 的均匀化 程度得到一 定 的改 善 原 位 颗 粒含 量 增 加 到 时 图 ， 晶粒异 常 长 大 区域基本被 消除 ， 晶粒尺 寸也 比较均匀细 小 ， 当颗粒 含 量 增 加 到 和 时 图 和 仍 ， 虽 然 晶粒 尺 寸得 到进 一 步的均匀化 ， 但 是 晶界 上 的颗 粒 明显 增 多并呈 网状 分布 图 为在 ℃ 保温 后 的上 述 合 金 的 二 次加 热 组 织 与 图 相 比 ， 最 明显 的区别 是 晶 粒 尺 寸有 了 明显 的长 大 经 统计 ， 此 时 铝 合 金 的平均 晶粒 尺 寸 为 娜 图 ， 十 巧 和 铝 合金 的平 均 晶粒尺 寸分别 为 娜和 卿 图 伪 ， ， 与前者 比 尺 寸 虽然 有所减 小 ， 但 其分布 极 不均匀 当原位 颗粒 含 量 增加 到 时 ， 平 均 晶粒尺 寸进 一步 减 至 脚 ， 均匀化程度 得 到较好 的改善 图 ， 原位颗粒 含量 继续增加 到 和 时 ， 如 图 和仍 ， 晶粒尺 寸得到进 一步的均匀化 ， 晶 界 上 的颗 粒 明显增 多并呈 网状分 布 ， 其对 应 的平 均 晶粒 尺 寸 分别 为 卿 和 四 ， 这 一数值 大约 是 图 ， 乃所对 应 尺 寸 的 倍 另一 种 区别 是在 ℃ 进 行 加 热保温 时 ， 晶界 上 已经 有部分 图 喷射沉积 铝合金 在 ℃ 保 温 加 的半 固态组织 ， 伪 。， · ” 。 ，歼 · 升 · 乃 · 啥 · 概 】】 ， 址

VoL.26 No.1 刘慧敏等：原位颗粒含量对半固态7075铝合金组织的影响 61 e 图2喷射沉积铝合金在620℃保温30min的半固态组织.(a)7075;(b)7075+1.15%TiC;(@)7075+1.73%TiC;(d7075+ 2.91%TiC;(e)7075+4.48%TiC;(07075+5.95%TiC Fig.2 Microstructures of the spray formed Al alloy reheated at 620C for 30min 低熔点共晶组织熔化并形成熔池，同时由于溶质 加入量的增多，合金的平均晶粒尺寸逐渐减小， 的扩散作用晶界呈现出“锯齿”状结构，相邻的 以上结果表明，有无原位TC颗粒的加入，对 “锯齿”逐渐延伸会合并包围一个小区域形成新 喷射沉积7075铝合金的半固态二次加热组产生 的小晶粒，沉积态的等轴晶特征被破坏，这一现 截然不同的效果，在相同的加热保温条件下，单 象随着原位反应颗粒含量的增加而加剧. 纯的7075铝合金组织比含有原位TC颗粒的 图3定量地给出了原位TC颗粒含量对喷射 7075铝合金的粗大，而且晶粒大小极不均匀，其 沉积半固态7075+TiC铝合金平均晶粒尺寸的影 尺寸分布范围比较宽.加入原位TC颗粒后，合 响规律.合金的平均晶粒尺寸总体上随原位TC 金组织得到了明显的改善，证明原位TC颗粒具 颗粒含量的增加而减小，与图1和图2中的组织 有良好的钉扎晶界及阻止晶粒长大的作用.但并 是相对应的.当TiC颗粒含量为0时，也即未加 非所加的原位颗粒数量越多，效果就越好.颗粒 TC颗粒的7075铝合金的平均晶粒尺寸明显大 含量超过一定值后，晶粒大小基本趋于稳定状 于其他具有不同颗粒含量的7075铝合金的平均 态，而且出现颗粒的网状分布，在本次实验中整 晶粒尺寸，可以推断加入原位TC颗粒使得晶粒 体组织最理想的是颗粒含量为2.91%的7075铝 长大行为受到强烈限制，而且随着原位TC颗粒 合金，在610℃仍然保持着细小的等轴晶组织，晶 80 粒大小基本一致，经统计其平均直径为27m,可 70 7075+TiC 以认为已具备作为半固态浆料的组织特征.颗粒 0K 含量继续增大到4.48%，5.95%时，除了晶粒进一 620℃，30min 步被细化及晶界上的颗粒增多呈网状分布以外， 换 没有其他本质的不同，而这种网状分布的颗粒有 40 30 610℃，30min 可能对合金性能产生不良的影响，颗粒含量减少 20 至1.73%，1.15%后，局部区域有晶粒异常长大现 10 象使得组织的均匀化程度下降，同时其周围的颗 0 2345 粒比其他均匀区域要少，分析认为原位TC颗粒 6 TiC的体积分数% 未能分布到该区域.但原位TC颗粒分布到位的 图3喷射沉积7075+TC铝合金的平均晶粒尺寸 区域.其晶粒尺寸也同样表现出细小均匀的特 Fig.3 Grain size of the spray formed 7075+TiC alloy 点.所以在材料制备工艺上采取更加有效的措

匕 刘 慧敏等 原位颗粒含里对 半 固态 铝合 金 组织 的 影 响 ‘ 图 喷射沉积铝 合金在 ℃ 保温 的 半 固 态 组织 伪 ， 扮 姗 月 ℃ 低熔 点共 晶组 织熔 化 并 形成 熔池 ， 同时 由于 溶质 的扩 散作用 晶界 呈 现 出 “ 锯 齿 ” 状 结构 ， 相 邻 的 “ 锯 齿 ” 逐渐 延 伸 会 合 并包 围一个 小 区 域 形 成 新 的小 晶粒 ， 沉 积 态 的等轴 晶特 征 被 破 坏 ， 这 一 现 象 随着 原位 反 应 颗 粒 含 量 的增 加 而 加 剧 图 定量 地 给 出 了原位 颗 粒 含 量 对 喷射 沉 积 半 固态 铝 合 金 平 均 晶粒 尺 寸 的影 响 规律 合 金 的平 均 晶粒 尺 寸 总体 上 随原位 颗 粒含量 的增 加 而 减 小 ， 与 图 和 图 中的组 织 是相 对 应 的 当 颗 粒 含量 为 时 ， 也 即 未 加 颗 粒 的 铝 合 金 的平 均 晶粒 尺 寸 明显 大 于 其 他 具 有 不 同颗 粒 含 量 的 铝 合 金 的平 均 晶粒 尺 寸 ， 可 以推 断加 入 原位 颗 粒 使 得 晶粒 长 大行 为 受 到 强 烈 限制 ， 而 且 随着 原位 颗 粒 ℃ ， ℃ ， 加 彩毋、喂除叱日二 一山一 目 ‘ 一一 ‘ 一 ‘ ‘ ，一一 一 的体积 分数从 图 喷射沉积 铝 合金 的平均 晶粒尺 寸 哈 抚 升 加 入 量 的增 多 ， 合 金 的平 均 晶粒 尺 寸 逐 渐 减 小 以上 结 果 表 明 ， 有 无 原位 颗粒 的加 入 ， 对 喷 射 沉 积 铝 合 金 的半 固态 二 次加 热 组 产 生 截 然 不 同 的效 果 在 相 同 的加 热 保 温 条 件 下 ， 单 纯 的 铝 合 金 组 织 比含 有 原 位 颗 粒 的 铝 合 金 的粗 大 ， 而 且 晶粒 大 小极 不 均 匀 ， 其 尺 寸 分 布 范 围 比较 宽 加 入 原 位 颗 粒 后 ， 合 金 组 织 得 到 了 明显 的 改善 ， 证 明原位 颗 粒 具 有 良好 的钉 扎 晶界 及 阻止 晶粒长 大 的作用 但 并 非 所 加 的 原位 颗 粒 数 量越 多 ， 效 果 就 越好 颗 粒 含 量 超 过 一 定值 后 ， 晶粒 大 小 基 本 趋 于 稳 定 状 态 ， 而 且 出现颗 粒 的 网状 分 布 在 本 次 实验 中整 体 组 织 最 理 想 的是 颗 粒 含 量 为 的 铝 合 金 ， 在 ℃ 仍 然 保 持着细 小 的等轴 晶组 织 ， 晶 粒 大 小基 本 一 致 ， 经 统 计 其平 均 直 径 为 娜 ， 可 以认 为 已 具备 作 为半 固态 浆料 的组 织特征 颗 粒 含 量 继 续增 大到 ， 时 ， 除 了 晶粒 进 一 步被细 化 及 晶界 上 的颗 粒 增 多呈 网状 分布 以外 ， 没 有其他 本质 的不 同 ， 而 这种 网状 分布 的颗粒有 可 能对 合 金 性 能产 生不 良的影 响 颗粒 含量 减 少 至 ， 巧 后 ， 局 部 区 域有 晶粒 异 常 长 大 现 象使得组 织 的均 匀化程度 下 降 ， 同时其 周 围的颗 粒 比其他 均 匀 区域 要 少 ， 分 析 认 为 原位 颗 粒 未 能分 布到 该 区域 ， 但 原 位 颗 粒 分 布 到位 的 区 域 其 晶粒 尺 寸 也 同样 表现 出细 小均 匀 的特 点 所 以在 材 料 制 备 工 艺 上 采取 更 加 有 效 的措

·62· 北京科技大学学报 2004年第1期 施，若能够使得原位TiC颗粒进一步均匀分布于 问题的思考[A】.第二届半固态金属加工技术研讨会 整个基体合金中，就有望在含有更少的颗粒数量 论文集[C].北京：中国机械工程学会锻压分会半固 的情况下，取得更加理想的钉扎效果，以便减小 态加工学术委员会，2002 3 Xia K,Tausing G.Liquidus casting of a wrought alumin- 由于加入原位TiC颗粒而对7075铝合金可能产 um alloy 2618 for thixoforming [J].Mater Sci Eng,1998. 生的负面影响. A246:1 3结论 4董文俊，朱秀荣，王荣，等.半固态2618铝合金二次 加热及成形试验[).宇航材料工艺，2001,1：40 (1)原位TC颗粒的加入，能够有效地抑制喷 5路贵民，董杰，崔建忠，等。液相线半连续铸造7075 射沉积7075铝合金在半固态加热保温时晶粒长 A1合金二次加热与触变成形切金属学报，2001,37 大现象，使其基本保持喷射沉积的细小均匀的等 (1):1184 轴晶组织，为后续的半固态成形做良好的组织 6路贵民，董杰，崔建忠.7075合金液相线半连续铸造 与二次加热的合金组织)，中国有色金属学报， 准备. 2001,11(2):211 (2)在本次实验中综合效果较好的原位TC 7 Ferrante ME,Freitas de.Rheology and microstructural de- 颗粒含量为2.91%.颗粒含量大于2.91%时，晶界 velopment of a Al-4%Cu alloy in the semi-solid state [J]. 上的颗粒过多并呈现网状分布，颗粒含量小于 Mater Sci Eng,1999,A271:172 291%时，局部区域出现晶粒的异常长大现象，若 8 Wang J L,Su Y H,Tsao C Y A.Structural evolution of 能进一步改善颗粒的分布状态，有望在更少的颗 conventional cast dendritic and spray-cast non-dendritic 粒含量的条件下，得到优质的组织. structures during isothermal holding in the semi-solid sta- (3)喷射沉积7075+2.91%TiC铝合金作为半固 te [J].Scripta Mater,1997,37(12):2003 9 Dai S L,Delplanque J P,Lavernia E J.Grain growth in re- 态坯料，在610℃二次加热并保温30min后仍能 active spray deposited 5083 alloys [J].Scripta Mater, 保持细小等轴晶的组织特征，平均晶粒尺寸为27 1999,40(2):145 um. 10刘慧敏，王洪斌，杨滨，等.原位TC颗粒对喷射成 参考文献 形7075合金组织的影响).北京科技大学学报， 2003,25(4):337 1谢水生，黄声宏，半固态金属加工技术及其应用M) 】1武恭，姚良均，李震霞，等。铝及铝合金材料手册 北京：冶金工业出版社，1999.2 M.北京：科学出版社，1997.255 2罗守靖，霍文灿，姜巨福.半固态合金加工技术若干 Effect of the Volume Fraction of In-Situ TiC Particles on the Semi-Solid Micro- structure of Spray Formed 7075 Al Alloy LIU Huimin,Hunusitu,CUI Hua,YANG Bin,ZHANG Jishan 1)The State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Science and Engineering,Inner Mongolia University,Huhehaote 010022,China ABSTRACT The microstructure of in-situ reactive spray formed 7075+XTiC (the volume fraction X-0,1.15%, 1.73%,2.91%,4.48%,5.95%)after heat treatment at 610C and 620C for 30 min were observed using SEM.The grain size was measured by a mean linear intercept method to analyze the effect of different volume fractions of in- situ TiC particles on the semi-solid microstructure of spray formed 7075 alloy.It was shown that at 610'C the pin- ning effect was significant when the volume fraction of in-situ TiC particles was up to 2.91%,which made micro- structures of the alloy keep as-spray formed characteristics and could meet the requirement of subsequent semi-solid processing.If that of in-situ TiC particles exceeded 2.91%,the grain size was further decreased,but the number of dispersoids and particles at grain boundaries evidently increased with net-shaped distribution.When that was less than 2.91%,the grain grew abnormally at local areas,resulting in the homogenization reduction of grain structure. KEY WORDS spray formed 7075 Al alloy;semi-solid microstructure;in-situ TiC particle

北 京 科 施 ， 若 能够 使得 原位 颗 粒 进 一 步均 匀 分布 于 整个 基体合 金 中 ， 就有 望 在含有 更 少 的颗粒 数量 的情 况下 ， 取 得 更 加 理 想 的钉 扎 效 果 ， 以便 减 小 由于加入 原位 颗 粒而 对 铝 合 金 可 能产 生 的负面 影 响 结论 原位 颗 粒 的加 入 ， 能够 有 效地 抑 制 喷 射沉 积 铝 合 金 在 半 固态 加 热 保温 时 晶粒 长 大现 象 ， 使其基本保持 喷射沉积 的细 小均匀 的等 轴 晶组 织 ， 为后 续 的半 固态 成 形 做 良好 的组 织 准 备 在 本 次 实验 中综 合 效 果 较 好 的 原 位 颗粒 含量 为 颗 粒 含 量 大 于 时 ， 晶界 上 的颗 粒 过 多并呈 现 网状 分布 颗 粒 含量 小 于 时 ， 局 部 区域 出现 晶粒 的异 常 长 大现 象 ， 若 能进 一 步 改善颗粒 的分布状 态 ， 有望 在更 少 的颗 粒含量 的条 件 下 ， 得 到优 质 的组 织 喷射沉 积 铝 合 金作 为半 固 态 坯 料 ， 在 ℃ 二 次加 热 并保 温 后 仍 能 保 持细小等轴 晶 的组织特征 ， 平 均 晶粒尺 寸 为 卜 参 考 文 献 谢水生 ， 黄声宏 半固态金 属加 工 技术及 其应 用【叫 北 京 冶金 工 业 出版社 ， 罗 守靖 ， 霍 文 灿 ， 姜 巨福 半 固态 合 金 加 工 技 术若 干 技 大 学 学 报 年 第 期 问题 的思 考 第二 届半固态金属加工 技术研讨会 论 文集 北 京 中 国机械 工 程 学会锻压分会 半固 态加 工 学术 委 员会 ， ， ’ ， ， 董文俊 ， 朱秀荣 ， 王 荣 ，等 半 固态 铝 合金 二 次 加 热及 成 形 试验明 宇航材料 工 艺 ， ， 路 贵 民 ， 董杰 ， 崔 建忠 ， 等 液相线半连 续铸造 合 金 二 次加 热 与触变成 形 田 金 属学报 ， ， 路 贵 民 ， 董杰 ， 崔建忠 合金 液相 线半连 续铸造 与 二 次加 热 的合 金 组 织 ， 中国有 色 金 属 学 报 ， ， ， 灿阁 一 叮 一 。 吐 刀 ， ， 自 ， ， ” 饥止 一 止 一 ， ， ， ， 而 叮 月 ， ， 刘 慧 敏 ， 王 洪 斌 ， 杨滨 ， 等 原位 石 颗 粒对 喷射成 形 合 金 组 织 的影 响 北 京 科技大 学学报 ， ， 武恭 ， 姚 良均 ， 李 震霞 ， 等 铝 及铝 合 金 材料 手册 【 北 京 科学 出版社 ， 七 、 一 一 妞 扮 ， ， 万扮 ， ， 扮 ‘ ， 别刃召 ， ， 从咬刃 ， ， ， ， ， ， ， 一 月盯 三 ， ， ， ， ， 峨 『 七 耐 一 叮 ℃ 一 ， 奴犷 一 一 一 ， ， 叨 ， ， 耳 一 一