半固態(tài)金屬鑄造是在業(yè)態(tài)金屬凝固過程中,對其進行強烈攪拌(可以采用機械、電磁或其他方式)形成非枝晶的半固態(tài)漿料,利用壓鑄、擠壓等方式將這種流變漿料制成坯料或鑄件的工藝。流變性能直接影響到半固態(tài)金屬鑄造最終產(chǎn)品的組織和性能。
表觀黏度是表征半固態(tài)金屬的流變性能的重要參數(shù),通常采用Coulte、Searle同軸圓筒式粘度計或平板式粘度計測定。合金的表觀黏度直接影響半固態(tài)漿料在壓鑄、射鑄等工藝過程中餓輸送效率,漿料的表觀黏度越高,漿料的輸送就越困難,在鑄型中的充型阻力越大、成形所需的壓鑄力或壓射力越大,因此表觀黏度可用于判斷和調(diào)整半固態(tài)鑄造中金屬漿料的固相率,以及調(diào)整設(shè)備工藝參數(shù)。合金的表觀黏度主要由合金的固相率決定,而固相率又由溫度決定,因此需要研究半固態(tài)漿料表觀黏度和溫度的關(guān)系(圖1);壓鑄和擠壓是半固態(tài)漿料在壓力作用下的變形過程,因此熱模擬采用壓縮試驗繪制力-位移曲線;由于表觀黏度與剪切速度有關(guān)(圖2),在熱模擬壓縮試驗中采用壓縮試驗的變形速率體現(xiàn)剪切速度。采用近似平板黏度計,依據(jù)力-位移曲線即可計算出表觀黏度。計算公式為:
式中:為表觀黏度,V為試樣體積,ε為壓縮過程中的應(yīng)變速率,為試樣壓縮后的高度,為壓力。
圖1 AZ91D和MB15鎂合金表觀黏度隨溫度(固相率)和保溫時間的變化
圖2 表觀黏度隨切變速率的變化