金属半固态铸轧固相颗粒直径计量图像显微镜

金属半固态铸轧固相颗粒直径计量图像显微镜

在同一搅拌速度下，不同的铸轧温度对镁合金半固态铸轧组
织也有显著的影响。由图所示的显微组织观察得到，铸轧温度越
高，半固态铸轧组织中先结晶的固相颗粒体积分数越低。这是因
为根据金属凝固理论中熔液凝固中形成稳定球形晶核的临界形核
功与熔液过冷度的平方成反比。熔液过冷度越小，稳定形核的临
界功就越大，形核的临界半径也越大，形核就越困难，形核率就
越小，反之，过冷度越大，形核越容易，形核率越大。因此铸轧
温度越高，此时熔体的过冷度越小，形核率越小，所以固相体积
分数越低，相应地铸轧试验得到半固态板带的微观组织中初生相
体积分数也越低。

  大量的研究结果表明：经过剧烈搅拌后的半固态金属浆
液的组织与未搅拌的半固态浆液的组织之间有明显的差别。
前者的组织特点是：凝固的非枝晶初生晶粒均匀地悬浮在母
液中，这些非枝晶初生晶粒大多呈球状、椭球状或花瓣状，
大部分非枝晶初生晶粒之间并无搭接。而后者的组织特点是：
凝固的初生晶粒呈枝晶状，也均匀地悬浮在母液中，且互相
搭接，形成骨架状结构。

粉末成核细化机理。粉末成核细化机理指在过热的
合金熔体中加人大量的同种合金粉末或润湿性好的异种合金
粉末，在保护气氛下进行强烈均匀搅拌，获得微晶组织。粉
末所起的作用包括：增加形核质点、隔断网状组织、抑制晶
粒长大和粗大平衡相的析出、吸收热量和快速冷凝。这项技
术由陈振华教授考虑半固态工艺均存在固相和液相混合的基
本特点，引发思路，发明了一种新的金属材料制备新工
艺——固液混合铸造工艺，并申报了发明专利。陈振华教授
认为该工艺细化晶粒的可能原因有：1)粉末溶解产生的形
核核心增殖作用；2)加人大量的粉末快速凝固作用；3)半
固态搅拌对枝晶的破碎作用。

  但是显微组织观察发现有一个奇异的现象，即在较高的
铸轧温度下得到的半固态铸轧组织中，固相颗粒比低的铸轧
温度下大。我们认为这是由于在铸轧试验时，受铸轧辊的冷
却能力所限，半固态金属的冷却速度不够大，造成固相颗粒
在铸轧的同时长大造成的。通过改善铸轧辊的冷却能力，这
一现象有望消除。

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