Tối ưu hóa thông số đúc máng nghiêng và quá trình nung lại cho phôi hợp kim nhôm ADC12 ở trạng thái bán lỏng
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.208.2025.57-64Từ khóa:
Bán lỏng; Đúc máng nghiêng; ADC12; Đúc xúc biến; Nung lại; Cầu hóa hạt.Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung tối ưu hóa các thông số công nghệ đúc bằng máng nghiêng và chế độ nung nóng lại để chế tạo phôi hợp kim nhôm ADC12 ở trạng thái bán lỏng, nhằm đạt được tổ chức vi mô tinh mịn và cải thiện khả năng tạo hình. ADC12 là hợp kim Al–Si–Cu trước cùng tinh được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, được đúc qua máng nghiêng bằng thép SS400 làm mát bằng nước ở các góc 30°, 45° và 60°, với nhiệt độ rót 585, 595, 605 và 615 °C. Các phôi đúc được nung nóng lại ở 580 °C với thời gian giữ nhiệt từ 40 đến 80 phút nhằm thúc đẩy quá trình cầu hóa các hạt α-Al sơ cấp. Việc đặc trưng vi cấu trúc được thực hiện bằng kính hiển vi quang học; kích thước hạt và độ cầu tròn được định lượng bằng phần mềm ImageJ và phân tích thống kê theo phân bố Weibull trên phần mềm OriginPro. Kết quả cho thấy, góc nghiêng 45° kết hợp với nhiệt độ rót 595 °C, sau đó nung nóng lại ở 580 °C trong 80 phút, tạo ra tổ chức hạt α-Al tinh mịn, độ cầu cao, phân bố đồng đều và ít rỗ khí. So với các điều kiện khác, tổ hợp thông số này cho thấy độ ổn định vi cấu trúc vượt trội, dự kiến cải thiện đáng kể tính lưu biến và độ bền cơ học trong quá trình tạo hình bán lỏng tiếp theo. Kết quả của nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ góp phần nâng cao khả năng kiểm soát quy trình và đảm bảo chất lượng trong gia công bán lỏng hợp kim ADC12 ở quy mô công nghiệp.
Tài liệu tham khảo
[1]. S. Nafisi, R. Ghomashchi (Eds.), “Semi-Solid Processing of Alloys and Composites”, MDPI, (2020).
[2]. D. H. Kirkwood, M. Suéry, P. Kapranos, H. V. Atkinson, and K. P. Young, “Semi-solid Processing of Alloys”, Springer Series in Materials Science, Springer, (2010).
[3]. S. K. Gautam, H. Roy, A. K. Lohar, and S. K. Samanta, “Studies on Mold Filling Behavior of Al–10.5Si–1.7Cu Al Alloy During Rheo Pressure Die Casting System”, International Journal of Metalcasting, (2023).
[4]. Z. Fan, “Semisolid metal processing”, International Materials Reviews, Vol. 47, No. 2, pp. 49–85, (2002).
[5]. H. V. Atkinson, “Modelling the semisolid processing of metallic alloys”, Progress in Materials Science, Vol. 50, No. 3, pp. 341–412, (2005).
[6]. T. Haga and S. Suzuki, “Casting of aluminum alloy ingots for thixoforming using a cooling slope”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 118, No. 1, pp. 169–172, (2001).
[7]. Y. Birol and S. Akdi, “Cooling slope casting to produce EN AW 6082 forging stock for manufacture of suspension components”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 24, No. 6, pp. 1674–1682, (2014).
[8]. G. Hirt, L. Khizhnyakova, R. Baadjou, F. Knauf, and R. Kopp, “Semi-Solid Forming of Aluminium and Steel – Introduction and Overview”, Thixoforming, Wiley, pp. 1–27, (2009).
[9]. J. Xu, T. M. Wang, Z. N. Chen, J. Zhu, Z. Q. Cao, and T. J. Li, “Preparation of Semisolid A356 Alloy by a Cooling Slope Processing”, Materials Science Forum, Vol. 675–677, pp. 767–770, (2011).
[10]. D. Sahini, A. Mandal, and M. Chakraborty, “Cooling Slope Casting Process of Semi-solid Aluminum Alloys: A Review”, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol. 3, pp. 269–283, (2014).
[11]. Y. Birol, “Cooling slope casting and thixoforming of hypereutectic A390 alloy”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 207, No. 1, pp. 200–203, (2008).
[12]. T. M. Wang, J. Xu, Z. N. Chen, J. Zhu, and T. J. Li, “Study on influence of surface coating during cooling slope rheocasting process”, Materials Science and Technology, Vol. 27, No. 10, pp. 1602–1605, (2011).
[13]. D. Rahmalina, H. Sukma, and Andry, “Effect of the Processing Parameters on the Shrinkage Defect Using a High-Pressure Die-Casting Process”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 553, No. 1, Article 012037, (2019).
[14]. M. P. Pandey, R. V. Chavan, “Design & Analysis of HPDC Process for Aluminum Alloy ADC12”, International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Vol. 7, No. 9, pp. 744–748, (2020).
[15]. H. Xu et al., “Control and optimization of defects in die casting of complicated right crankcase cover”, Journal of Materials Research and Technology, Vol. 33, pp. 2831–2840, (2024).
[16]. M. Okayasu, K. Ota, S. Takeuchi, H. Ohfuji, and T. Shiraishi, “Influence of microstructural characteristics on mechanical properties of ADC12 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, Vol. 592, pp. 189–200, (2014).
[17]. S. Janudom, T. Rattanochaikul, R. Burapa, S. Wisutmethangoon, and J. Wannasin, “Feasibility of semi-solid die casting of ADC12 aluminum alloy”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 20, No. 9, pp. 1756–1762, (2010).
[18]. S. K. Gautam, N. Mandal, H. Roy, A. K. Lohar, S. K. Samanta, and G. Sutradhar, “Optimization of processing parameters of cooling slope process for semi-solid casting of ADC12 Al alloy”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 40, No. 6, Article 291, (2018).
[19]. L. D. Giang, N. A. Tuan, D. V. Luu, N. V. Du, and N. M. Tien, “Optimization of Process Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of ADC12 Alloy Aptomat Contact Fabricated by Thixoextrusion”, Proceedings of the 1st International Electronic Conference on Metallurgy and Metals, pp. 29, (2021).
[20]. D. H. Kirkwood, M. Suéry, P. Kapranos, H. V. Atkinson, and K. P. Young, “Raw Material”, Semi-solid Processing of Alloys, Springer, Berlin, Heidelberg, pp. 113–128, (2009).
[21]. Y. Birol, “Solid fraction analysis with DSC in semi-solid metal processing”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 486, No. 1–2, pp. 173–177, (2009).
[22]. B. Semenov, T. B. Ngo, and B. I. Semenov, “Thixoforming of Hypereutectic AlSi12Cu2NiMg Automotive Pistons”, Solid State Phenomena, Vol. 285, pp. 446–452, (2019).
