流变挤压铸造QAl1-4-4合金的组织与性能
流变挤压铸造(QSP)是一种新型的深加工铝合金原材料生产技术，结合了挤压与铸造两种工艺的优势。QSP技术先将原铝合金通过高温化学反应转化为流变可挤压的半固态材料，然后再通过挤压成型得到产品。与传统的挤压工艺不同，QSP技术采用了更高的成形温度，使塑性流动性提高，同时避免了铸造缩孔、气孔等质量问题。这种技术可以生产出高强度、高韧性及优异的成形性能的铝合金半制品或成品。QAl1-4-4合金是一种典型的老化硬化型铝合金，研究其在QSP工艺下的组织和性能变化对于该工艺在实际应用中有着重要的现实应用意义。
QAl1-4-4合金，是一种铝铜合金，主要成分为铝、铜、锰等元素。由于铜的强化作用，QAl1-4-4合金具有较高的强度和刚性，同时具有良好的可变形性。此外，QAl1-4-4合金具有不同寻常的抗应力腐蚀开裂性，适合于制造战争、船舶等高强度结构件。
流变挤压铸造的工艺流程可以分为以下几个步骤：首先将铝和铜等添加剂混合在一起，并加热到高温熔化；接着在旋转转盘或钛球下掺入非晶化剂并搅拌均匀，使铝合金液体在高温下形成流变半固态态；随后将流变半固态铝合金通过流变挤压装置挤出成形，并通过冷却得到半成品。最后在热处理爬行条件下进行淬火和自然时效等处理，最终得到成型的QAl1-4-4合金。
在QSP工艺中，挤压温度、挤压速度、加热温度、制备温度等因素都会影响半固态铝合金挤压成形的组织结构和性能。因此，QSP工艺中对于这些因素需要进行精细的控制，以保证最终产品的质量。
对于在QSP工艺条件下生产的QAl1-4-4合金，材料的组织结构与普通的铸造工艺下的组织结构有所不同。在传统的铸造工艺中，铝合金液态材料会在凝固过程中产生缩孔、气孔等缺陷，从而影响材料的性能。在QSP工艺中，材料的组织结构变成了均匀的细晶粒状结构。这种结构比传统的铸造工艺中的粗晶粒材料更具有高强度、高韧性和优秀的可变形性。一般而言，在QSP工艺中，挤压温度的升高，会使得半固态铝合金的形变能力增强，因此所得的晶粒尺寸也会随之减小。
对于QAl1-4-4合金而言，其在QSP工艺下的组织结构主要由两部分组成：基质和析出物。其中，基质由铝和铜等元素组成，是铸造过程中的液态铝合金经过非晶化剂作用形成的流变半固态态所得。随着材料尺寸逐渐缩小，半固态态晶粒逐渐变小，分布越加均匀。铝合金中析出物是指在材料固化的过程中，由于原子间的扩散导致一些固态化合物或固态化浸染的颗粒在基质中分散的微区。在QSP工艺中析出物也是铜元素所形成的颗粒，其尺寸分布区间一般在几百纳米到几微米之间。根据SEM显微镜分析，随着挤压速度的降低、挤压温度的升高和加热温度的增加，析出物的尺寸也逐渐变大。
QAl1-4-4合金在QSP工艺下的性能变化主要是由其组织结构变化所引起的。在QSP工艺下生产的QAl1-4-4合金样品具有比传统铸造工艺下的样品更优异的力学性能。通过对比传统铸造工艺和QSP工艺下的QAl1-4-4合金样品的拉伸试验结果，可以发现后者的屈服强度更高、延伸率更大、抗拉强度更高，这表明在QSP工艺下得到的QAl1-4-4合金的力学性能更加优异。这是因为QSP工艺中挤压温度提高，原本粗大、不均匀的铝合金结晶逐渐分散和细化，晶界比表面积增加，从而降低了其导电性和热导性，进一步提高了其与环境的适配性和稳定性。在微观结构上，铜的固溶度提高，溶解度上限增加，同时析出物均匀分布，这些都是导致材料强度、硬度等力学性能提高的原因。此外，QSP工艺还能够有效提高QAl1-4-4合金的塑性，使得在成型过程中具有更好的变形性和脆性指标。
QSP技术的出现，为铝和铝合金的制造开辟出了一条新的途径。通过QSP技术生产新中间产品，在原料加工过程中改善其组织结构，进一步优化了其性能表现。QAl1-4-4合金是一种典型的老化硬化型铝合金，应用QSP工艺得到的铝合金半成品或成品也更具有特殊的优势。通过对QSP工艺下的QAl1-4-4合金的组织微观结构和力学性能的研究，可以更好地了解铝合金QSP工艺中的物理性质和结构特征。在今后的铝合金研究和开发中，QSP技术可以作为一种可行的优化手段，以进一步提高铝合金的性能和应用范围。
