Refinamento de grãos de microestrutura de alta qualidade de alumínio deformado

1.1 Método de solidificação rápida

Solidificação rápida é o uso de altas taxas de resfriamento para obter estruturas finas de grãos. Normalmente, o tamanho do grão diminui com o aumento da taxa de resfriamento. Ao mesmo tempo, o resfriamento rápido também pode reduzir o espaçamento do dendrite para obter uma estrutura interna mais uniforme dos grãos, o que tem um impacto positivo na deformação subsequente do processamento. O método de solidificação rápida não é amplamente utilizado em métodos tradicionais de fundição de ligas de alumínio deformadas (como fundição semi-contínua), mas a combinação de tecnologia de resfriamento rápido e processo de metalurgia em pó pode produzir lingotes de alta liga de grande porte com grãos finos e composição uniforme. O processo de moldagem por injeção é um representante típico, e tem sido usado para produzir cerca de 7××× lingotes de liga de alumínio.

1.2 Método cinético

O método dinâmico refere-se ao uso de vários métodos de vibração para aumentar as partículas de nucleação do metal derreter durante o processo de solidificação, e formar o maior número possível de núcleos para alcançar o propósito de refinar os grãos. Os métodos de vibração incluem principalmente agitação mecânica, vibração mecânica, agitação eletromagnética, onda sonora e vibração ultrassônica.

(1) Agitação mecânica e vibração. Submetendo o derretimento da liga de alumínio à agitação mecânica e vibração durante o processo de solidificação, forma-se um fluxo tridimensional. Os efeitos físicos e químicos complexos, como transferência de calor e transferência de massa, alteram a estrutura e a flutuação de energia do derretimento, de modo que a composição do derretimento tende a ser uniforme. , e criar condições termodinâmicas e cinéticas favoráveis para a nucleação e crescimento do processo de cristalização. Além disso, a agitação e vibração também promovem a fratura dos braços de dendrite de alusão. Os fragmentos dendrite que entram no derretimento podem se tornar os locais preferidos para a nucleação de novos grãos. O aumento dos locais de nucleação significa que pode ocorrer uma nucleação mais heterogênea. Efeito significativo no refinamento de grãos. A agitação mecânica e a vibração são amplamente utilizadas na produção industrial e são uma parte importante da produção de fundição.

(2) Agitação eletromagnética. Quando a agitação eletromagnética é aplicada à fundição de liga de alumínio, o derretimento metálico flui regularmente sob a ação do campo eletromagnético, de modo que a composição de derretimento e temperatura de cada peça tendem a ser uniformes. Com o aumento da taxa de fluxo de fusão, os grãos colunares tornam-se menores em comprimento e largura, e os dendritos inicialmente formados são quebrados sob agitação e agem como novos centros de nucleação, resultando em um aumento significativo no número de nucleação; ao mesmo tempo, essa forte A convecção do derretimento interno acelera o processo de resfriamento do derretimento interno, reduz o gradiente de temperatura e é benéfica para obter uma estrutura de grãos fino e uniforme. Em comparação com a agitação mecânica, a agitação eletromagnética e a agitação mecânica têm o mesmo propósito e função. A diferença é que o primeiro usa a força eletromagnética gerada pela indução eletromagnética para promover o fluxo regular de metal, enquanto o segundo é alcançado por forças mecânicas, como caminhões de batedeira ou manipuladores. Todos eles foram aplicados em engenharia.

• Vibração ultrassônica. Ultrassom é uma onda sonora de alta frequência. Ao se propagar em líquido, moléculas líquidas são submetidas à ação de campos sonoros alternados periódicos para produzir cavitação acústica e efeitos de fluxo acústico. Eles causarão mudanças no campo de fluxo, campo de pressão e campo de temperatura no derretimento, resultando em altas temperaturas locais e efeitos de alta pressão. A vibração do líquido faz com que os braços de dendrite caiam da frente de solidificação e atuem como núcleos de nucleação heterogêneos no derretimento, e o efeito dispersivo das ondas ultrassônicas no derretimento torna a distribuição de partículas mais uniforme. Além disso, a metalurgia ultrassônica pode remover gás e escória, que é uma tecnologia de purificação de derretimento.