Tinh chỉnh hạt của cấu trúc vi mô đúc của hợp kim nhôm biến dạng cao cấp

1.1 Phương pháp đông cứng nhanh

Đông cứng nhanh chóng là việc sử dụng tỷ lệ làm mát cao để có được cấu trúc hạt mịn. Thông thường, kích thước hạt giảm với tốc độ làm mát ngày càng tăng. Đồng thời, làm mát nhanh cũng có thể làm giảm khoảng cách dendrite để có được cấu trúc bên trong đồng đều hơn của các hạt, có tác động tích cực đến biến dạng xử lý tiếp theo. Phương pháp đông cứng nhanh chóng không được sử dụng rộng rãi trong các phương pháp đúc truyền thống của hợp kim nhôm bị biến dạng (như đúc bán liên tục), nhưng sự kết hợp của công nghệ làm mát nhanh và quá trình luyện kim bột có thể tạo ra các thỏi hợp kim cao kích thước lớn với hạt mịn và thành phần đồng đều. Quá trình ép phun là một đại diện điển hình, và nó đã được sử dụng để sản xuất một số thỏi hợp kim nhôm 7×××.

1.2 Phương pháp động học

Phương pháp động đề cập đến việc sử dụng các phương pháp rung động khác nhau để tăng các hạt nhân của kim loại tan chảy trong quá trình đông cứng và hình thành càng nhiều hạt nhân càng tốt để đạt được mục đích tinh chế các hạt. Các phương pháp rung chủ yếu bao gồm khuấy cơ học, rung cơ học, khuấy điện từ, sóng âm và rung siêu âm.

(1) Khuấy cơ học và rung động. Bằng cách chịu sự tan chảy hợp kim nhôm để khuấy cơ học và rung động trong quá trình đông cứng, một dòng chảy ba chiều được hình thành. Các hiệu ứng vật lý và hóa học phức tạp như truyền nhiệt và truyền khối lượng làm thay đổi cấu trúc và biến động năng lượng của tan chảy, do đó thành phần tan chảy có xu hướng đồng nhất. , và tạo điều kiện nhiệt động lực học và động học thuận lợi cho hạt nhân và sự phát triển của quá trình kết tinh. Ngoài ra, khuấy và rung động cũng thúc đẩy gãy xương của cánh tay dendrite hợp kim. Các mảnh dendrite đi vào tan chảy có thể trở thành vị trí ưa thích cho hạt nhân của các hạt mới. Sự gia tăng các vị trí hạt nhân có nghĩa là hạt nhân không đồng nhất có thể xảy ra nhiều hơn. Ảnh hưởng đáng kể đến sự tinh chế ngũ cốc. Khuấy cơ khí và rung động được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và là một phần quan trọng của sản xuất đúc.

(2) Khuấy điện từ. Khi khuấy điện từ được áp dụng cho việc đúc hợp kim nhôm, kim loại tan chảy thường xuyên dưới tác động của trường điện từ, do đó thành phần tan chảy và nhiệt độ của mỗi bộ phận có xu hướng đồng đều. Với sự gia tăng tốc độ dòng chảy tan chảy, các hạt cột trở nên nhỏ hơn về chiều dài và chiều rộng, và các dendrite được hình thành ban đầu bị phá vỡ dưới sự khuấy động và hoạt động như các trung tâm hạt nhân mới, dẫn đến sự gia tăng đáng kể số lượng hạt nhân; đồng thời, sự đối lưu mạnh mẽ của sự tan chảy bên trong đẩy nhanh quá trình làm mát của tan chảy bên trong, giảm độ dốc nhiệt độ và có lợi để có được cấu trúc hạt mịn và đồng đều. So với khuấy cơ học, khuấy điện từ và khuấy cơ học có cùng mục đích và chức năng. Sự khác biệt là cái trước sử dụng lực điện từ được tạo ra bởi cảm ứng điện từ để thúc đẩy dòng chảy thường xuyên của kim loại, trong khi cái sau đạt được bằng các lực cơ học như xe tải trộn hoặc thao túng. Tất cả đều đã được áp dụng trong kỹ thuật.

• Rung siêu âm. Siêu âm là một sóng âm thanh tần số cao. Khi nhân giống trong chất lỏng, các phân tử lỏng phải chịu tác động của các trường âm thanh xen kẽ định kỳ để tạo ra cavitation âm thanh và hiệu ứng dòng âm thanh. Chúng sẽ gây ra những thay đổi trong trường dòng chảy, trường áp suất và trường nhiệt độ trong quá trình tan chảy, dẫn đến nhiệt độ cao cục bộ và hiệu ứng áp suất cao. Sự rung động của chất lỏng làm cho cánh tay dendrite rơi ra từ mặt trước đông cứng và hoạt động như lõi hạt nhân không đồng nhất trong quá trình tan chảy, và hiệu ứng phân tán của sóng siêu âm đối với sự tan chảy làm cho sự phân bố hạt đồng đều hơn. Ngoài ra, luyện kim siêu âm có thể loại bỏ khí và xỉ, đó là một công nghệ thanh lọc tan chảy.