浇注温度对真空辅助压铸AlSi9MnMg合金中富共晶带形成机制的影响研究

本文系统研究了不同浇注温度（620–760?℃）对真空辅助高压压铸（HPDC）AlSi9MnMg合金微观结构分布特征的影响。研究发现，外部凝固晶体（ESCs）的数量和分布是控制富共晶带（ERB）形成位置的关键因素：低温时ESCs大量形成并阻碍溶质富集液相迁移，富共晶带不明显；中温（650/690/730?℃）时ESCs减少，其枝晶网络前沿向铸件中心移动，驱动富共晶带同步内移。该研究通过实验与模拟结合揭示了ESCs空间分布与富共晶带的关联机制，为优化HPDC工艺提供了理论依据。

　　

Highlight

真空辅助高压压铸（HPDC）AlSi9MnMg合金的典型凝固结构特征

在高压压铸过程中，过热的AlSi9MnMg合金熔体与相对低温的压射室壁接触时发生快速热传递。由于压射延迟，大量初生α-Al晶粒在压射室壁附近形核。随着持续冷却，晶粒逐渐粗化，最终平均尺寸超过～10?μm。这种在压射前形成的粗大晶粒被称为外部凝固晶体（ESCs）。根据平衡相图分析（图略），合金的凝固温度区间约为80?℃，初生α-Al的形成温度区间为595–615?℃。ESCs的形成显著影响熔体流变特性，进而调控富共晶带的形成位置。

结论

本研究通过改变浇注温度，系统探究了高压压铸AlSi9MnMg合金的微观结构分布规律，重点分析了不同浇注温度下圆棒试样中富共晶带（ERB）的分布与形成机制。结合实验观察与模拟分析，得出以下结论：

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  高压压铸AlSi9MnMg合金的微观结构可从表面至中心划分为五个典型区域：激冷层、表皮层、近表皮层、富共晶带和中心区。
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  外部凝固晶体（ESCs）的数量对富共晶带的形成具有决定性作用。浇注温度过低时，大量ESCs在压射室内形成并阻碍枝晶网络迁移，使共晶组织分散，无显著富共晶带；中温区间（650?℃、690?℃、730?℃）随温度升高，ESCs数量减少，其枝晶网络前沿向中心移动，驱动富共晶带同步内移。
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  本研究明确了ESCs空间分布与富共晶带的关联机制，为调控HPDC铝合金微观结构提供了新视角。