本文针对流变成形所需半固态非枝晶浆料的制备,综合考虑现有制备技术的优缺点,设计、搭建了剪切/振动耦合亚快速凝固制备半固态浆料的设备,以Al-8Si合金为研究对象,首先利用COMSOLMultiphysics软件对倾斜板上熔体的流场与温度场进行计算,然后以模拟所得工艺参数实验研究了剪切/振动耦合亚快速凝固工艺参数对半固态浆料的影响,主要结果如下:(1)设计、搭建的剪切/振动耦合亚快速凝固制浆平台,实现了剪切/振动一体化全自动控制,达到了高效率制备高质量半固态浆料的目的。(2)COMSOLMultiphysics模拟结果表明:Al-8Si合金熔体流经倾斜板过程中温度呈线性降低趋势,以流变成形通常应用的固相率为依据,得到合适的制备工艺参数:浇注温度为893K-933K;浇注速度为0.843Kg/s-2.81Kg/s;倾斜板的倾斜角度为25°-55°;倾斜板的长度为50cm-60cm。(3)实验结果表明:(1)倾斜板通入冷却水增强倾斜板的冷却能力、增加了凝固速率,有效细化了初生相颗粒,有利于获得初生相颗粒细小,圆整的半固态浆料,但固相率较高。(2)随着浇注温度的升高,因熔体的流动速率加快,所产生的剪切作用增强,浆料中初生相颗粒的尺寸减小,形状变圆整,且因冷却时间缩短,固相率减小,倾斜板上Al合金残余量也减少,但当温度超过913K时,因熔体流动速度过快,导致倾斜板作用于熔体的时间太短,一方面使初生相颗粒形成数量减少、尺寸增大,另一方面其形状也变得不规则。(3)随着倾斜板倾斜角度的增大,与浇注温度的升高相似,因剪切力的增大,初生相颗粒尺寸减小,形状变圆整,固相率减小,但当超过45°后,由于熔体流经倾斜板的时间减短,初生相颗粒尺寸增大,且形状变的越不规则。(4)随着振动频率的增大,初生相颗粒的尺寸增大、形状变得不规则,固相率减小。原因是振动频率的增大,导致熔体与倾斜板的接触时间减小而使冷却作用减小,从而形核数量减少,初生相颗粒尺寸增大、固相率减小;再者,振幅减小,剪切作用减弱,所得初生相颗粒形状也变得越不规则。(5)随着浇注速度(即浇包倾转速度)的增大,熔体的流动速率增大,剪切作用加强,使初生相颗粒的尺寸减小、形状变圆整,固相率也随之减小,但当倾转速度超过1.405Kg/s时,类似地,因流速过快导致倾斜板作用于熔体的时间太短,且倾斜板上熔体层太厚,浆料中初生相颗粒的尺寸增大、形状愈不规则。最后获得的最佳工艺参数为:浇注温度913K,倾斜板角度45°,振动频率60Hz,浇注速度1.405Kg/s,所得浆料中初生相颗粒的当量直径为32.45μm,形状因子为1.48。需要指出的是,当浇注速度为2.81Kg/s,即在该工艺参数下,所得到浆料中初生相颗粒尺寸38.62μm、形状因子是1.66,即初生相颗粒也比较细小、圆整,且制浆效率高。