Penyempurnaan butir dari struktur mikro as-cast dari paduan aluminium cacat kelas atas

1.1 Metode pemadatan cepat

Pemadatan cepat adalah penggunaan tingkat pendinginan yang tinggi untuk mendapatkan struktur butiran halus. Biasanya, ukuran biji-bijian berkurang dengan meningkatnya tingkat pendinginan. Pada saat yang sama, pendinginan cepat juga dapat mengurangi jarak dendrit untuk mendapatkan struktur internal biji-bijian yang lebih seragam, yang memiliki dampak positif pada deformasi pemrosesan berikutnya. Metode pemadatan cepat tidak banyak digunakan dalam metode pengecoran tradisional paduan aluminium cacat (seperti pengecoran semi-kontinu), tetapi kombinasi teknologi pendinginan yang cepat dan proses metalurgi bubuk dapat menghasilkan ingot paduan tinggi berukuran besar dengan butiran halus dan komposisi seragam. Proses pencetakan injeksi adalah perwakilan yang khas, dan telah digunakan untuk menghasilkan sekitar 7××× aluminium paduan ingot.

1.2 Metode kinetik

Metode dinamis mengacu pada penggunaan berbagai metode getaran untuk meningkatkan partikel nukleasi lelehan logam selama proses pemadatan, dan untuk membentuk inti sebanyak mungkin untuk mencapai tujuan pemurnian biji-bijian. Metode getaran terutama termasuk pengadukan mekanis, getaran mekanis, pengadukan elektromagnetik, gelombang suara dan getaran ultrasonik.

(1) Pengadukan dan getaran mekanis. Dengan menundukkan lelehan paduan aluminium ke pengadukan mekanis dan getaran selama proses pemadatan, aliran tiga dimensi terbentuk. Efek fisik dan kimia yang kompleks seperti perpindahan panas dan perpindahan massa mengubah struktur dan fluktuasi energi lelehan, sehingga komposisi lelehan cenderung seragam. , dan menciptakan kondisi termodinamika dan kinetik yang menguntungkan untuk nukleasi dan pertumbuhan proses kristalisasi. Selain itu, pengadukan dan getaran juga mempromosikan fraktur lengan dendrit paduan. Fragmen dendrit yang memasuki lelehan dapat menjadi situs yang disukai untuk nukleasi biji-bijian baru. Peningkatan situs nukleasi berarti bahwa nukleasi yang lebih heterogen dapat terjadi. Efek signifikan pada penyempurnaan biji-bijian. Pengadukan dan getaran mekanis banyak digunakan dalam produksi industri dan merupakan bagian penting dari produksi pengecoran.

(2) Pengadukan elektromagnetik. Ketika pengadukan elektromagnetik diterapkan pada pengecoran paduan aluminium, lelehan logam mengalir secara teratur di bawah aksi medan elektromagnetik, sehingga komposisi lelehan dan suhu setiap bagian cenderung seragam. Dengan meningkatnya laju aliran lelehan, butiran kolumnar menjadi lebih kecil panjangnya dan lebarnya, dan dendrit yang awalnya terbentuk dipecah di bawah agitasi dan bertindak sebagai pusat nukleasi baru, menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam jumlah nukleasi; pada saat yang sama, ini kuat Konveksi lelehan internal mempercepat proses pendinginan lelehan internal, mengurangi gradien suhu, dan bermanfaat untuk mendapatkan struktur butiran equiaxed yang halus dan seragam. Dibandingkan dengan pengadukan mekanis, pengadukan elektromagnetik dan pengadukan mekanis memiliki tujuan dan fungsi yang sama. Perbedaannya adalah bahwa yang pertama menggunakan gaya elektromagnetik yang dihasilkan oleh induksi elektromagnetik untuk mempromosikan aliran logam reguler, sedangkan yang terakhir dicapai oleh kekuatan mekanik seperti truk mixer atau manipulator. Semuanya telah diterapkan dalam rekayasa.

• Getaran ultrasonik. Ultrasound adalah gelombang suara frekuensi tinggi. Ketika merambat dalam cairan, molekul cair mengalami aksi medan suara bolak-balik periodik untuk menghasilkan kavitasi akustik dan efek aliran akustik. Mereka akan menyebabkan perubahan di medan aliran, medan tekanan dan medan suhu dalam lelehan, menghasilkan suhu tinggi lokal dan efek tekanan tinggi. Getaran cairan membuat lengan dendrit jatuh dari bagian depan pemadatan dan bertindak sebagai inti nukleasi heterogen dalam lelehan, dan efek penyebaran gelombang ultrasonik pada lelehan membuat distribusi partikel lebih seragam. Selain itu, metalurgi ultrasonik dapat menghilangkan gas dan terak, yang merupakan teknologi pemurnian lelehan.