壓鑄件的成形性能及上升趨勢

從20世紀70年代金屬半固態加工技術問世以來，由于該技術具有充型平穩、產品表面光潔、尺寸、組織致密、內部氣孔和偏析等缺陷少，力學性能高、模具壽命高及節約能源等一系列突出的優點，因此在汽車、航空等工業中比較廣泛的應用。另一方面由于半固態成形技術是一門新興的、且跨力學、傳熱學及流體力學等多學科的研究，因此，盡管有關半固態成形技術以及理論方面的研究工作較多，但至今還存在不少問題，尤其半固態成形件熱處理機理研究尚不夠深入。

鋁合金具有優異的成形性能、良好的力學性能和較高的比強度，是目前研究及應用廣泛的半固態成形材料，也是汽車輕量化的關鍵材料。固溶時效工藝對半固態成形件力學性能的影響，從微觀組織角度分析鋁合金半固態成形件時效的機理，旨在進一步推廣鋁合金在工業、尤其是汽車工業中的應用。

選擇一批鋁合金半固態壓鑄件及少量液態壓鑄件，經540℃保溫2h后水冷(水溫~60℃)，然后在不同溫度下時效不同時間，再進行硬度測量。對鋁合金半固態壓鑄與液態壓鑄件進行相同的固溶時效熱處理，工藝為：540℃*2h保溫后水冷(水溫~60 ℃)+170℃*8h時效。熱處理后經線切割成矩形拉伸樣品。

對于A356鋁合金，不管是液態壓鑄件還是半固態壓鑄件，其硬度隨時效溫度及時效時間的變化規律均類似于常規A356鋁合金鑄件的時效規律，即隨著時效溫度的提高和時效時間的增加，其硬度呈上升趨勢，溫度越高，則硬度上升越快。另外在相同的時效條件下，液態壓鑄件的硬度與半固態壓鑄件的硬度基本相當，說明鋁合金半固態壓鑄件和液態壓鑄件均有熱處理硬化現象。

明顯優于液態壓鑄件的性能，尤其是塑性，半固態壓鑄表現出優越的特點，這是由于半固態壓鑄件組織為球狀的非樹枝晶，而液壓件組織為短程的樹枝晶，并且半固態壓鑄件組織致密(中黑塊為疏松孔洞)。另外A356鋁合金液態壓鑄件經過540℃*2h保溫后水冷+1700*8h時效處理，與原始態相比，強度略有上升，但塑性明顯下降，因此強塑積呈較大下降趨勢，而半固態壓鑄件經過相同工藝處理后，其強度明顯增加，而塑性降低不大，因而強塑積呈較大幅度的上升趨勢。以上分析說明，A356鋁合金半固態壓鑄不僅具有比液態壓鑄高的力學性能，并且還具有明顯的熱處理效果。

綜上分析可得，A356鋁合金液態壓鑄件的組織為短程的樹枝晶，由于樹枝晶對基體有分割作用，同時液壓件致密度較差，小孔度高，因此A356鋁合金液態壓鑄件盡管可以熱處理硬化，但不能明顯熱處理，且塑性也會大幅度下降。相反，由于A356鋁合金半固態壓鑄件組織為球狀的非樹枝晶，該組織對基體沒有分割作用，且組織又致密，因此A356鋁合金半固態壓鑄件既可以進行熱處理硬化，也可以進行熱處理，同時塑性也明顯高于液態壓鑄件。

結論

l)A356鋁合金半固態壓鑄件的組織為致密、球狀的非樹枝晶，因此其強塑性要好于液態壓鑄件。

2)A356鋁合金半固態壓鑄成形件，可以通過固溶時效工藝來進一步提高其力學性能，其機理與常規可熱處理的鋁合金件的機理相似。

3)A356鋁合金液態壓鑄件不能熱處理的原因是與該壓鑄件的組織不致密，且為短程的樹枝晶等有關。