【摘 要】
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流变铸造因其流程短、近终成形和成本低等优点,在轻量化领域有很好的应用前景。半固态浆料制备是流变铸造的核心,一直为研究热点和前沿。本文旨在自主开发倾转-振动法,以A356铝合金为研究对象,采用实验与AnyCasting数值模拟相结合的方法,重点研究倾转-振动条件下流场与温度场的变化,工艺参数和晶粒细化剂对半固态浆料微观组织的影响,结合三维重构探讨了半固态浆料微观组织形成机理,主要结论如下:（1）An
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流变铸造因其流程短、近终成形和成本低等优点,在轻量化领域有很好的应用前景。半固态浆料制备是流变铸造的核心,一直为研究热点和前沿。本文旨在自主开发倾转-振动法,以A356铝合金为研究对象,采用实验与AnyCasting数值模拟相结合的方法,重点研究倾转-振动条件下流场与温度场的变化,工艺参数和晶粒细化剂对半固态浆料微观组织的影响,结合三维重构探讨了半固态浆料微观组织形成机理,主要结论如下:（1）AnyCasting模拟结果表明,当倾转速度由36 °/s下降至18 °/s的过程中,熔体前端流速随之下降。熔体前端流速超过0.5 m/s时会产生湍流卷气,熔体若流速过慢在转移过程中会发生提前凝固,最佳倾转时间为7s、转速为51.4-7.3t（t∈[0,7]）°/s,实现先加速后减速。结合实验,与机械搅拌法制备的半固态浆料相比,倾转-振动法得到的半固态浆料更完整致密,能够有效地减少半固态浆料污染。（2）倾转振动条件下,当温度从660℃下降至635 ℃,晶粒当量直径先减小后增加,形状因子先增加后减小。当温度650 ℃时,晶粒当量直径74.51 μm,形状因子0.517。当温度低于650℃时,料筒内壁会形成一层凝固层,导致振动效果变弱,晶粒细化效果变差。（3）最佳的Al-10Y添加量为0.05%,晶粒当量直径61.83μm,形状因子0.656;最佳的Al-5Ti-1B添加量为0.2%,晶粒当量直径68.91μm,形状因子0.656;最佳的Al-2.8Nb-0.3B添加量为0.06%,晶粒当量直径65.47μm,形状因子0.622;当添加0.15%Al-10Y与0.2Al-5Ti-1B进行复合实验,细化效果最好,晶粒当量直径61.57μm,形状因子0.746。（4）与二维金相相比,三维重构可以获得更丰富的信息,两者均能有效反映制备参数对半固态浆料微观组织的影响。（5）倾转振动条件下,半固态浆料微观组织形成机理为:在倾转过程熔体受激冷大量形核,根据晶粒游离机制使熔体中存在大量晶核;随后振动过程中继续晶核形成,使溶质及温度场均匀,同时由于振动的作用使晶粒变球。
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