Raffinement du grain de la microstructure coulée d’un alliage d’aluminium déformé haut de gamme

1.1 Méthode de solidification rapide

La solidification rapide est l’utilisation de vitesses de refroidissement élevées pour obtenir des structures à grains fins. En règle générale, la taille du grain diminue avec l’augmentation de la vitesse de refroidissement. Dans le même temps, un refroidissement rapide peut également réduire l’espacement des dendrites pour obtenir une structure interne plus uniforme des grains, ce qui a un impact positif sur la déformation ultérieure du traitement. La méthode de solidification rapide n’est pas largement utilisée dans les méthodes traditionnelles de coulée d’alliages d’aluminium déformés (tels que la coulée semi-continue), mais la combinaison de la technologie de refroidissement rapide et du processus de métallurgie des poudres peut produire des lingots hautement alliés de grande taille avec des grains fins et une composition uniforme. Le processus de moulage par injection est un représentant typique, et il a été utilisé pour produire des lingots en alliage d’aluminium 7×××.

1.2 Méthode cinétique

La méthode dynamique fait référence à l’utilisation de diverses méthodes de vibration pour augmenter les particules de nucléation du métal fondu pendant le processus de solidification et pour former autant de noyaux que possible afin d’atteindre le but de raffiner les grains. Les méthodes de vibration comprennent principalement l’agitation mécanique, la vibration mécanique, l’agitation électromagnétique, l’onde sonore et la vibration ultrasonique.

(1) Agitation mécanique et vibration. En soumettant l’alliage d’aluminium fondu à l’agitation mécanique et aux vibrations pendant le processus de solidification, un flux tridimensionnel est formé. Les effets physiques et chimiques complexes tels que le transfert de chaleur et le transfert de masse modifient la structure et la fluctuation d’énergie de la fonte, de sorte que la composition fondue tend à être uniforme. , et créer des conditions thermodynamiques et cinétiques favorables à la nucléation et à la croissance du processus de cristallisation. En outre, l’agitation et les vibrations favorisent également la rupture des bras en dendrite en alliage. Les fragments de dendrite qui pénètrent dans la fonte peuvent devenir les sites privilégiés pour la nucléation de nouveaux grains. L’augmentation des sites de nucléation signifie qu’une nucléation plus hétérogène peut se produire. Effet significatif sur le raffinage du grain. L’agitation mécanique et les vibrations sont largement utilisées dans la production industrielle et constituent une partie importante de la production de moulage.

(2) Agitation électromagnétique. Lorsque l’agitation électromagnétique est appliquée à la coulée de l’alliage d’aluminium, le métal fondu s’écoule régulièrement sous l’action du champ électromagnétique, de sorte que la composition fondue et la température de chaque pièce ont tendance à être uniformes. Avec l’augmentation du débit de fusion, les grains en colonnes deviennent plus petits en longueur et en largeur, et les dendrites initialement formées sont brisées sous agitation et agissent comme de nouveaux centres de nucléation, ce qui entraîne une augmentation significative du nombre de nucléation; en même temps, cette forte La convection de la fonte interne accélère le processus de refroidissement de la fusion interne, réduit le gradient de température et est bénéfique pour obtenir une structure de grain équiaxée fine et uniforme. Par rapport à l’agitation mécanique, l’agitation électromagnétique et l’agitation mécanique ont le même but et la même fonction. La différence est que le premier utilise la force électromagnétique générée par l’induction électromagnétique pour favoriser l’écoulement régulier du métal, tandis que le second est obtenu par des forces mécaniques telles que des camions mélangeurs ou des manipulateurs. Tous ont été appliqués en ingénierie.

• Vibration ultrasonique. L’échographie est une onde sonore à haute fréquence. Lors de la propagation dans le liquide, les molécules liquides sont soumises à l’action de champs sonores alternatifs périodiques pour produire des effets de cavitation acoustique et d’écoulement acoustique. Ils provoqueront des changements dans le champ d’écoulement, le champ de pression et le champ de température dans la fonte, entraînant des effets locaux de haute température et de haute pression. La vibration du liquide fait tomber les bras de dendrite du front de solidification et agit comme des noyaux de nucléation hétérogènes dans la fusion, et l’effet dispersant des ondes ultrasonores sur la fonte rend la distribution des particules plus uniforme. En outre, la métallurgie par ultrasons peut éliminer les gaz et les scories, ce qui est une technologie de purification de la fusion.