压铸件的成形性能及上升趋势

从20世纪70年代金属半固态加工技术问世以来，由于该技术具有充型平稳、产品表面光洁、尺寸、组织致密、内部气孔和偏析等缺陷少，力学性能高、模具寿命高及节约能源等一系列突出的优点，因此在汽车、航空等工业中比较广泛的应用。另一方面由于半固态成形技术是一门新兴的、且跨力学、传热学及流体力学等多学科的研究，因此，尽管有关半固态成形技术以及理论方面的研究工作较多，但至今还存在不少问题，尤其半固态成形件热处理机理研究尚不够深入。

铝合金具有优异的成形性能、良好的力学性能和较高的比强度，是目前研究及应用广泛的半固态成形材料，也是汽车轻量化的关键材料。固溶时效工艺对半固态成形件力学性能的影响，从微观组织角度分析铝合金半固态成形件时效的机理，旨在进一步推广铝合金在工业、尤其是汽车工业中的应用。

选择一批铝合金半固态压铸件及少量液态压铸件，经540℃保温2h后水冷(水温~60℃)，然后在不同温度下时效不同时间，再进行硬度测量。对铝合金半固态压铸与液态压铸件进行相同的固溶时效热处理，工艺为：540℃*2h保温后水冷(水温~60 ℃)+170℃*8h时效。热处理后经线切割成矩形拉伸样品。

对于A356铝合金，不管是液态压铸件还是半固态压铸件，其硬度随时效温度及时效时间的变化规律均类似于常规A356铝合金铸件的时效规律，即随着时效温度的提高和时效时间的增加，其硬度呈上升趋势，温度越高，则硬度上升越快。另外在相同的时效条件下，液态压铸件的硬度与半固态压铸件的硬度基本相当，说明铝合金半固态压铸件和液态压铸件均有热处理硬化现象。

明显优于液态压铸件的性能，尤其是塑性，半固态压铸表现出优越的特点，这是由于半固态压铸件组织为球状的非树枝晶，而液压件组织为短程的树枝晶，并且半固态压铸件组织致密(中黑块为疏松孔洞)。另外A356铝合金液态压铸件经过540℃*2h保温后水冷+1700*8h时效处理，与原始态相比，强度略有上升，但塑性明显下降，因此强塑积呈较大下降趋势，而半固态压铸件经过相同工艺处理后，其强度明显增加，而塑性降低不大，因而强塑积呈较大幅度的上升趋势。以上分析说明，A356铝合金半固态压铸不仅具有比液态压铸高的力学性能，并且还具有明显的热处理效果。

综上分析可得，A356铝合金液态压铸件的组织为短程的树枝晶，由于树枝晶对基体有分割作用，同时液压件致密度较差，小孔度高，因此A356铝合金液态压铸件尽管可以热处理硬化，但不能明显热处理，且塑性也会大幅度下降。相反，由于A356铝合金半固态压铸件组织为球状的非树枝晶，该组织对基体没有分割作用，且组织又致密，因此A356铝合金半固态压铸件既可以进行热处理硬化，也可以进行热处理，同时塑性也明显高于液态压铸件。

结论

l)A356铝合金半固态压铸件的组织为致密、球状的非树枝晶，因此其强塑性要好于液态压铸件。

2)A356铝合金半固态压铸成形件，可以通过固溶时效工艺来进一步提高其力学性能，其机理与常规可热处理的铝合金件的机理相似。

3)A356铝合金液态压铸件不能热处理的原因是与该压铸件的组织不致密，且为短程的树枝晶等有关。