冷却斜管工艺对A357合金凝固组织影响

文章编号:10071385(2010)01000503 a357铸造铝合金拉伸性能研究 解传浩陈振中 (沈阳航空工业学院航空宇航工程学院,辽宁沈阳110136) 摘要:研究了a357铸造铝合金经t5/t6热处理后在室温条件下的拉伸性能。实验结果表明: 在室温条件下,a357-t5铸造铝合金的力学性能略好于a357-t6铸造铝合金。a357铸造铝合 金的力学性能明显优于a356铸造铝合金。拉伸断口分布铸造缺陷、韧窝及二次裂纹。 关键词:a357铸造铝合金;拉伸;力学性能;断口 中图分类号:v257文献标识码:a 铝硅系铸造铝合金铸造流动性好、气密性好、 收缩率小和热裂倾向小等特点,经过变质和热处 理后,具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性 能和较好的机械加工性能,在汽车和航空工业

研究了mg-12sm合金在不同冷却条件和添加zr元素前后凝固组织的变化规律,实验发现水冷模具浇注下冷却速度提高,晶粒细化,二次枝晶臂间距减小,晶间共晶组织体积变小,但总体积分数和分布并没有明显改变;添加0.1%(质量分数)zr后,晶粒明显细化,树枝晶转化为等轴晶,二次枝晶臂间距减小,晶间共晶组织体积分数增大,共晶组织形貌和分布没有明显变化;mg-12sm和mg-12smzr合金水冷后mg基体中sm含量降低。

利用低压铸造和差压铸造两种工艺制取了a357试样,分别在150、165、180和200℃温度下,研究了不同时效温度下硬度随时间的变化趋势。结果表明,铸态下,低压铸造试样和差压铸造试样硬度均值相差不大,但差压铸造试样硬度分布较为均匀。固溶处理后,两者的硬度均下降20%左右。人工时效开始后,铸造工艺对硬度的影响在铸件上显现出来,差压铸造试样的测试结果均高于低压铸造试样;而且,在165和200℃人工时效温度下,低压铸造试样和差压铸造试样硬度随时间的变化趋势有所不同。

介绍了a357铸造铝合金的特点和a357合金法兰铸件的技术要求。通过对原材料的准备和配制，熔炼、精炼和浇铸过程及铸件热处理工艺的控制，生产出了高品质的a357铝合金法兰铸件。经检测，法兰的性能满足技术要求。

该文研究了a357铸造铝合金在t5/t6两种热处理条件、应力比为0.05和0.7时的疲劳裂纹扩展行为,并用裂纹偏折模型对裂纹扩展速率曲线进行修正。研究结果表明,裂纹沿着树状晶边界扩展导致显著的裂纹偏折。在t5/t6两种热处理条件下,应力比r=0.05时的裂纹扩展速率均远小于应力比为0.7时的裂纹扩展速率,热处理方式对裂纹扩展速率没有影响。应力比r=0.7时,偏折裂纹模型修正后的裂纹扩展速率没有明显变化;而应力比r=0.05时,偏折裂纹模型修正后的裂纹扩展速率较修正前有显著增加。裂纹发生偏折时,采用同时考虑i型和ii型裂纹的裂纹尖端有效应力强度因子描述裂纹扩展速率更合理也更准确。

针对变速箱箱体的结构及其成形工艺进行了分析,制定了间接挤压铸造工艺方案。在用立式挤压铸造机scv-2000生产的铸件上发现冷夹层和缩孔、缩松缺陷。经过模具优化设计,采用带有集渣腔的浇口套和局部加强型芯,消除了内浇口附近箱壁上的冷夹层和缩孔、缩松等缺陷。微观组织和力学性能检测得知,其抗拉强度为317mpa,伸长率为6.1%,硬度(hbs)为99,满足使用要求。x射线探伤结果表明,铸件组织致密,无气孔、缩孔、缩松等缺陷。

以mg-hg-x合金为研究对象,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、电化学测试仪等研究了不同铸造凝固速度对镁合金阳极经混合酸侵蚀后显微组织、电化学性能和腐蚀速率的影响。结果表明,mg-hg-x合金中mg、hg形成的第二相化合物组成随合金铸造凝固速度变化而改变,缓慢凝固主要形成mg3hg相,快速凝固主要形成mg2hg相;同时随铸造凝固速度加快,mg-hg-x合金材料腐蚀速率有所降低,电极电位正移。

研究了稀土la对铝镁合金凝固区间和微观组织的影响。结果表明,la对铝镁合金凝固区间和微观组织有明显的影响。加入la,合金凝固区间变大、凝固时间增加,合金流动性能得到改善。la的加入对合金有变质作用,晶粒数量增多,尺寸变小,形貌圆整。

对a356铝合金分别采用真空低压消失模壳型铸造及消失模铸造工艺进行铸造,并对铸造后铝合金组织和性能进行观察对比。结果表明:铝合金实施真空低压消失模壳型铸造组织细小、密度优于消失模铸造,并且实施t6热处理之后抗拉强度、伸长率以及布氏硬度也显著高于消失模铸造工艺。真空低压消失模壳型铸造工艺拉伸断裂多为韧性断口,消失模铸造工艺拉伸断裂多为脆性断口。因此,真空低压消失模壳型铸造工艺铝合金组织性能优于消失模铸造工艺。

研究了高压下凝固ti-48al合金片层间距及其力学性能的变化。结果表明,压力下凝固时,随着凝固压力的增加扩散系数降低,从而引起片层增厚速度的降低,即片层间距的减小。在常压、2gpa、4gpa下凝固时,片层间距的平均值分别为495,345,227nm。片层组织的显微硬度随着凝固压力的增加而增加。该实验为细化片层间距提供了一种新的方法。

以工业纯铝、al-2.5%si合金、al-5%si合金以及al-7%si合金为对象,分别研究了保温条件下超声波处理对其凝固组织的影响。结果表明,在保温条件下,溶质si的含量对超声波处理后铸锭的凝固组织有直接的影响。在694℃无超声波处理时,溶质si含量大的铸锭,等轴晶细小且分布均匀;而在相同条件下进行超声波处理时,随着溶质si含量的增多,等轴晶区域也随之增大,由于随着溶质si含量的增多,细小的二次枝晶以及三次枝晶很容易被声流的搅拌作用所分断,并且破碎的枝晶随着这种搅拌作用而被分散到熔体的各处,从而产生了细化效果。另外,由于超声波的空化作用,对纯铝也有一定的细化效果,但是不如对合金的明显。

利用旋转磁场控制mg15al二元高铝镁合金凝固过程,以期获得均匀细小的等轴晶,使合金后续的等通道挤压能顺利进行。通过om、sem、eds测试手段研究了旋转磁场对合金凝固组织及溶质分配的影响。结果表明:旋转磁场主要通过与金属液流相互作用引起强烈的旋流而产生搅拌作用来影响合金的温度场与溶质场的分布,故能够显著细化mg15al二元高铝镁合金组织中的初晶α-mg,促进al在初晶α-mg中的固溶,但对于在凝固末期才形成的共晶组织而言,由于凝固末期所剩液相形不成有效流动,其形态受旋转磁场影响不大。随励磁电压增大,晶粒细化效果增加,励磁电压为60v时,晶粒细化效果最佳,al在初晶α-mg中固溶量最高,励磁电压继续增加,由于磁场感生热增加将弱化二次冷却,使晶粒细化效果下降。

研究了波浪型倾斜板振动参数对al-6si-2mg合金凝固组织的影响,结果表明:倾斜板的倾角和长度影响合金在斜板表面的流动剪切强度和剪切时间,从而影响合金的组织.当浇注温度为660-690℃时,随着浇注温度的降低,合金晶粒细化和球化,平均晶粒直径为40μm,晶粒平均圆度值为2.5;浇注温度低于660℃时,晶粒有粗化和枝晶化的趋势.倾斜板的振动作用使表面形成的晶核离开表面进入熔体中,有效地减少了晶粒之间的粘连,解决了结壳问题,提高了形核率,细化了组织;随着倾斜板振动频率的提高,晶粒的平均圆度先降低后提高,振动频率为50-60hz出现最小值.倾斜板的波浪形表面对流动的金属具有搅拌作用,增大了熔体内部的剪切作用,使晶粒更加细小圆整.

淬火工艺对冷激合金铸铁挺杆金相组织的影响

第三章：金属及合金的凝固与组织 1．凝固与结晶：金属和合金由液态转变为固态的过程称为凝固，凝固的过程主要是晶体或晶粒的生成和 长大过程，所以也称结晶。 2．同分结晶：结晶出的晶体和母液的化学成分完全一样，或者说在结晶过程中只发生结构改组而无化学 成分的变化。 3．异分结晶：结晶出的晶体和母液的化学成分不一样，或者说在结晶过程中，成分和结构同时都发生变 化，也称选分结晶。 4．匀晶结晶：结晶过程中只产生一种晶粒，结晶后的组织有单一的均匀晶粒所组成，即得到单相组织。 5．非匀晶结晶：结晶时由液体中同时或先后形成两种或两种以上的成分和结构都不相同的晶粒。 6．凝固过程的宏观特征：液体必须具有一定的过冷度（实际凝固温度与其熔点的差值），凝固才能自发进 行，凝固只能在过冷液体中进行；凝固过程中伴随着潜热的释放，这种潜热称为结晶潜热。 7．晶核的自发形成——均匀形核 8．非均匀形核

用不同的脉冲电流对hrb335螺纹钢进行孕育处理,研究了不同的电脉冲参数对其宏观组织和微观组织的影响。结果表明,将处理过的钢液在保温砖中冷却,晶粒明显得到了细化,枝晶大大减少,经过电脉冲处理后的hrb335螺纹钢的珠光体形态发生了显著的变化,片层间距明显缩短。

铸造工艺对铝合金微观组织和力学性能具有重要影响,真空低压消失模壳型铸造工艺、消失模铸造工艺、热等静压铸造工艺在铝合金铸造过程中具有不同的特点,通过光学显微镜等设备可以从组织和性能上的优劣进行区分,本文从真空低压消失模壳型铸造工艺、消失模铸造工艺、热等静压铸造工艺入手,借助检测和观察结果分析铸造工艺对铝合金组织、断裂模式、性能的影响,为我国合金工艺的发展提供建设性建议,推动合金铸造领域的技术发展。

本文以焦作万方的铸棒生产工艺为例，通过与传统的扁锭熔铸生产工艺进行对比分析，对铸棒产品的化学成分和微观组织进行了测试，结果表明：铸棒产品99．8％以上无夹渣、气孔、缩松及宏观偏析等缺陷，晶粒细小均匀，晶粒度均达到一级，产品质量优良，对提高下游压铸企业的铸件成品率影响显著。同时本文对改进工艺后的高品质铸造铝合金产品应用情况进行了分析和展望。

采用普通凝固技术在mg-zn-y合金中制备出稳定态准晶相mg30zn60y10。通过光学显微镜、x射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电镜和透射电镜显微分析技术,确定准晶的组织、相成分及结构。研究结果表明:由于合金成分不同,导致基体组织不同并使准晶的形貌、分布、数量等存在差异;随y含量的增加,准晶相含量逐渐增加,分布逐渐均匀化,且形貌发生较大变化;当y含量(摩尔分数)小于3%时,基体组织为mg7zn3;当y含量达到3.5%时,基体为组织mgzn。

以铝合金铸件罐体为例,研究了其结构、型砂选择、浇注系统等因素对该铸件质量的影响。结果表明,对于外形尺寸较大、尺寸精度要求高、气密性和粗糙度要求较高的铝合金铸件,宜采用树脂砂造型,采用对包、四个冒口缝隙式浇注系统。

采用不同时效工艺对建筑6061-sr铝合金壁板试样进行了处理,并进行了力学性能、耐磨损性能和抗高温氧化性能的测试与分析。结果表明,超声振动辅助时效明显提高试样的力学性能、耐磨损性能和抗高温氧化性能。与120℃常规时效相比,其壁板的抗拉强度增大20.5%,屈服强度增大23.4%,断后伸长率增大20.9%,磨损体积小52.8%,质量增加率减小48.4%。时效工艺优选为超声振动辅助时效。

研究了含mn量对共晶al-2%fe合金组织的影响。结果表明,在al-2%fe合金中加入mn后,其组织中出现了先析相(femn)al6,且随着mn量的增加,先析相的数量增加,当mn量增加到一定程度后,先析相出现发达的分枝。文中还对mn的影响机理进行了探讨。