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超大型铝铸件低压铸造工艺的开发与晶粒细化的作用

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摘要

第一章 绪论

1.1 铝硅合金的细化处理

1.1.1 内生形核质点法及其细化机理

1.1.2 中间合金及其细化机理

1.1.3 稀土元素La的加入

1.2 低压铸造工艺

1.2.1 低压铸造原理

1.2.2 低压铸造工艺特点

1.2.3 低压铸造工艺浇注过程

1.2.4 低压铸造工艺参数的确定

1.2.5 低压铸造研究现状

1.3 低压铸造数值模拟

1.3.1 数值模拟软件的选择

1.3.2 数值模拟过程

1.4 研究背景

1.5 研究内容

第二章 超大型铝铸件低压铸造工艺的开发

2.1 集中式单引流道

2.1.1 工艺方案设计

2.1.2 模拟、生产结果与分析

2.1.3 工艺方案优化与结果分析

2.2 分敌式单引流道

2.2.1 工艺方案设计

2.2.2 模拟、生产结果与分析

2.2.3 工艺方案初步优化与结果分析

2.2.4 工艺方案再次优化与结果分析

2.3 分散式双引流道

2.3.1 工艺方案设计

2.3.2 模拟、生产结果与分析

2.4 最终方案的确定

2.4.1 工艺方案设计

2.4.2 模拟、生产结果与分析

2.5 本章小结

第三章 晶粒细化的作用

3.1 研究方法与手段

3.1.1 实验技术路线

3.1.2 合金的熔炼与浇注

3.1.3 流动性能的评价

3.1.4 拉伸性能测试

3.1.5 组织观察

3.2 实验结果与分析

3.2.1 Sr、B对合金组织和性能的影响

3.2.2 孔洞的形成和影响

3.2.3 La对合金组织和性能的影响

3.3 本章小结

第四章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间的学术成果

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摘要

本论文分为两个部分,即超大型铝铸件低压铸造工艺的开发和晶粒细化的作用,目的是通过设计合理的低压铸造工艺和晶粒细化处理来制造出合格的超大型铝铸件。
  针对超大型SAYS203铝铸件的尺寸和结构特点,在低压铸造工艺开发方面,通过引流道的设计和加压方案调整,结合MAGMASoft模拟软件对工艺方案进行评估,并采用超声波探伤(UT)、X射线探伤(RT)、宏观观察等手段来评价试制铸件的缺陷水平,成功地试制出合格的产品。所确定的SAYS203铝铸件的低压铸造工艺方案为:采用单引流道系统,外模不放置冷铁只在内壁泥芯放置冷铁、内浇道尺寸加大至80×80mm2、将引流道充型过程并入升液阶段进行控制以降低引流道的充型速度、提高保压压力至130kPa和延长保压时间至5000s加强补缩。试制的铸件外表无缺陷、内部基本上也无缺陷,产品合格。
  在晶粒细化方面,采用组织观察与力学性能测试考察了单独添加或复合添加Al-10Sr、Al-3B、Al-10La中间合金对A356合金组织和性能的影响,结果发现:1对于同类样品(如S样品),随着铸件厚度的增加,熔体凝固速度减慢,力学性能显著降低。2随着B加入量的增加,α-Al的细化效果逐步提高,但相应的Si的变质效果逐步降低,B与Sr之间存在着“毒化”作用。3随着B加入量的增加,样品内的孔洞数量和尺寸均有所增加,导致样品的力学性能下降。这与B的加入改变了合金液凝固模式有关。4添加0.2wt.%的稀土元素La可以有效的解决B与Sr的“毒化”效应,力学性能有所提高,但是加入过量的La,则会导致细化和变质效果的下降,使得力学性能降低。在Sr变质的熔体中适量加入B和La能改善合金液的流动性。

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