MCR流变仪在铝合金受热时的力学测试探讨

测试条件

配置：MCR空气轴承流变仪，CTD辐射对流炉控温单元，CC24-20测试系统，低温水浴辅助控温, N2气体保护

温度：580℃~610℃

硅铝合金共晶区降温过程模拟

合金块置于测量杯中，测试转子置于样品上，加热至600°C， 1K/min降温;

图一总体降温时有轻微的模量上升，纤维体稍有增加;590℃时G’开始下降，此时形成的晶态易于流动;586.5℃时G’明显快速上升,说明此温度下结晶迅速形成。

图二采用恒定剪切速率为100s-1，温度降低整体上黏度上升，但是由于纤维体(晶体结构)流动时与其他颗粒进行了相互作用，黏度数据是明显波动的，同时伴随着晶体形成与破坏。

纤维状晶体的破坏过程模拟(振幅扫描)

纤维体形成连续相，导致G’>G”，N2保护下在600℃进行振幅扫描，测试结果如下，

振幅扫描分析：

1 晶体静态结构表征(G’G”不变) ，应变在0.01%至0.1%;

2 从0.1-100%三个数量级的应变增加，G”不断下降，且一直大于G”,说明此液晶结构韧性很好;

3 产生流动的力为G’=G”时的剪切应力，τ=5.2Pa, 只有大于此力才能使得液晶流动。

高温流动性表征

在610℃对合金进行加工性能模拟，观察在不同加工速率下的黏度变化，为工艺提供合适参数。

总结：

MCR流变仪由于控温范围宽且精准，辅以少量样品即可实现上述物性测量，在各种流体物性测试上均得到广泛应用。本次试验实现了硅铝受热过程的精准模拟，得到流动性、黏弹性以及相关加工关联的参数，为铝合金浇铸加工提供了科学方法和依据。