流變擠壓鑄造QAl1-4-4合金的組織與性能
流變擠壓鑄造(QSP)是一種新型的深加工鋁合金原材料生産技術，結合了擠壓與鑄造兩種工藝的優勢。QSP技術先将原鋁合金通過高溫化學反應轉化為流變可擠壓的半固态材料，然後再通過擠壓成型得到産品。與傳統的擠壓工藝不同，QSP技術采用了更高的成形溫度，使塑性流動性提高，同時避免了鑄造縮孔、氣孔等品質問題。這種技術可以生産出高強度、高韌性及優異的成形性能的鋁合金半制品或成品。QAl1-4-4合金是一種典型的老化硬化型鋁合金，研究其在QSP工藝下的組織和性能變化對于該工藝在實際應用中有着重要的現實應用意義。
QAl1-4-4合金，是一種鋁銅合金，主要成分為鋁、銅、錳等元素。由于銅的強化作用，QAl1-4-4合金具有較高的強度和剛性，同時具有良好的可變形性。此外，QAl1-4-4合金具有不同尋常的抗應力腐蝕開裂性，适合于制造戰争、船舶等高強度結構件。
流變擠壓鑄造的工藝流程可以分為以下幾個步驟：首先将鋁和銅等添加劑混合在一起，并加熱到高溫熔化；接着在旋轉轉盤或钛球下摻入非晶化劑并攪拌均勻，使鋁合金液體在高溫下形成流變半固态态；随後将流變半固态鋁合金通過流變擠壓裝置擠出成形，并通過冷卻得到半成品。最後在熱處理爬行條件下進行淬火和自然時效等處理，最終得到成型的QAl1-4-4合金。
在QSP工藝中，擠壓溫度、擠壓速度、加熱溫度、制備溫度等因素都會影響半固态鋁合金擠壓成形的組織結構和性能。是以，QSP工藝中對于這些因素需要進行精細的控制，以保證最終産品的品質。
對于在QSP工藝條件下生産的QAl1-4-4合金，材料的組織結構與普通的鑄造工藝下的組織結構有所不同。在傳統的鑄造工藝中，鋁合金液态材料會在凝固過程中産生縮孔、氣孔等缺陷，進而影響材料的性能。在QSP工藝中，材料的組織結構變成了均勻的細晶粒狀結構。這種結構比傳統的鑄造工藝中的粗晶粒材料更具有高強度、高韌性和優秀的可變形性。一般而言，在QSP工藝中，擠壓溫度的升高，會使得半固态鋁合金的形變能力增強，是以所得的晶粒尺寸也會随之減小。
對于QAl1-4-4合金而言，其在QSP工藝下的組織結構主要由兩部分組成：基質和析出物。其中，基質由鋁和銅等元素組成，是鑄造過程中的液态鋁合金經過非晶化劑作用形成的流變半固态态所得。随着材料尺寸逐漸縮小，半固态态晶粒逐漸變小，分布越加均勻。鋁合金中析出物是指在材料固化的過程中，由于原子間的擴散導緻一些固态化合物或固态化浸染的顆粒在基質中分散的微區。在QSP工藝中析出物也是銅元素所形成的顆粒，其尺寸分布區間一般在幾百納米到幾微米之間。根據SEM顯微鏡分析，随着擠壓速度的降低、擠壓溫度的升高和加熱溫度的增加，析出物的尺寸也逐漸變大。
QAl1-4-4合金在QSP工藝下的性能變化主要是由其組織結構變化所引起的。在QSP工藝下生産的QAl1-4-4合金樣品具有比傳統鑄造工藝下的樣品更優異的力學性能。通過對比傳統鑄造工藝和QSP工藝下的QAl1-4-4合金樣品的拉伸試驗結果，可以發現後者的屈服強度更高、延伸率更大、抗拉強度更高，這表明在QSP工藝下得到的QAl1-4-4合金的力學性能更加優異。這是因為QSP工藝中擠壓溫度提高，原本粗大、不均勻的鋁合金結晶逐漸分散和細化，晶界比表面積增加，進而降低了其導電性和熱導性，進一步提高了其與環境的适配性和穩定性。在微觀結構上，銅的固溶度提高，溶解度上限增加，同時析出物均勻分布，這些都是導緻材料強度、硬度等力學性能提高的原因。此外，QSP工藝還能夠有效提高QAl1-4-4合金的塑性，使得在成型過程中具有更好的變形性和脆性名額。
QSP技術的出現，為鋁和鋁合金的制造開辟出了一條新的途徑。通過QSP技術生産新中間産品，在原料加工過程中改善其組織結構，進一步優化了其性能表現。QAl1-4-4合金是一種典型的老化硬化型鋁合金，應用QSP工藝得到的鋁合金半成品或成品也更具有特殊的優勢。通過對QSP工藝下的QAl1-4-4合金的組織微觀結構和力學性能的研究，可以更好地了解鋁合金QSP工藝中的實體性質和結構特征。在今後的鋁合金研究和開發中，QSP技術可以作為一種可行的優化手段，以進一步提高鋁合金的性能和應用範圍。
