检索结果-南通市图书馆

作者：舒晶华中科技大学

学位级别：硕士

在当今钢铁冶炼生产中,连铸技术被广泛地应用并且在不断地发展,如何提高连铸坯的质量是人们越来越关注的问题。为了提高板坯连铸生产过程中连铸坯的质量,针对其工作性能的需求,已经研制出了电磁搅拌用的设备——电磁搅拌辊(后文简称“... 详细信息

在当今钢铁冶炼生产中,连铸技术被广泛地应用并且在不断地发展,如何提高连铸坯的质量是人们越来越关注的问题。为了提高板坯连铸生产过程中连铸坯的质量,针对其工作性能的需求,已经研制出了电磁搅拌用的设备——电磁搅拌辊(后文简称“电搅辊”),内部未凝固的钢坯通过电搅辊时,内部的熔体被电磁搅拌力搅动产生对流,从而细化晶粒。但无磁不锈钢筒体这个电搅辊的关键核心部件的材料,依然依赖从国外进口,国内的材料基本无法实现其功能需求。因此,研制能够满足实际使用需求的高性能无磁不锈钢筒体所用材料——无磁奥氏体不锈钢,对于摆脱对进口材料的依赖、降低生产成本具有非常重要的意义。本文主要对0Cr15Ni25Ti2MoAl VB奥氏体不锈钢的热处理工艺进行研究。本文首先对奥氏体不锈钢的成分、结构进行了介绍,然后阐述了本研究的理论基础,即各种合金元素在奥氏体不锈钢组织中的作用机理,合金组织中常见的M23C6、MC等碳化物和金属间化合物σ相、γ′相的结构及其对材料性能的作用机理,以及相变强化、固溶强化、位错强化、沉淀强化、细晶强化等奥氏体不锈钢强化的机理。接着基于所述理论基础,对0Cr15Ni25Ti2Mo Al VB奥氏体不锈钢首先进行了退火软化处理,室温进炉,随炉升温至500℃后保温4小时,随后取出空冷,此处理是为了使该材料便于机械加工。然后针对热处理工艺——固溶时效,设计四因素三水平的正交实验方案,探究相对最合理的热处理工艺参数。对经过不同热处理工艺方案的试样,分别从硬度、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等力学性能数据进行分析,得出结果:在固溶处理温度950℃下保温5h后油冷,时效处理温度720℃下保温14h后空冷的热处理工艺参数方案为最佳,材料的硬度达到306HB,屈服强度σs达到839MPa,抗拉强度σb达到1086MPa,断后伸长率δ为28.1%,材料力学性能优异,能够满足实际使用的需求。除此之外,用光学、电子显微镜对金相组织进行观察,晶体内大量的析出γ′相[Ni3(Ti,Al)]及各种碳化物,对比各方案的微观组织结构的差异,并结合各方案的硬度和力学性能进行分析,奥氏体不锈钢组织中析出γ′相、碳化物等对材料性能的影响十分显著。

关键词：奥氏体不锈钢热处理力学性能显微组织

纳米SiCp增强铝基复合材料的流变特性及摩擦性能研究

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纳米SiCp增强铝基复合材料的流变特性及摩擦性能研究

作者：鲁康华中科技大学

学位级别：硕士

颗粒增强铝基复合材料(PAMC)具有高比强度、高比刚度、高耐磨性、良好的热稳定性等优良性能,拥有广泛的应用前景。添加纳米级SiC,不仅可以类似微米级SiC增强AMCs提高硬度、耐磨性,同时还可以避免降低延性或抗拉强度,因此纳米SiC/AMCs复... 详细信息

颗粒增强铝基复合材料(PAMC)具有高比强度、高比刚度、高耐磨性、良好的热稳定性等优良性能,拥有广泛的应用前景。添加纳米级SiC,不仅可以类似微米级SiC增强AMCs提高硬度、耐磨性,同时还可以避免降低延性或抗拉强度,因此纳米SiC/AMCs复合材料(NPAMCs)应用潜力和价值十分巨大。然而,纳米SiC由于高比表面积、与铝合金熔体润湿性差造成易团聚、不易在熔体中分散的问题影响了复合材料的性能。为了解决此难题以开发新型复合材料,本实验室开发出一套新型的制备工艺流程,制备出纳米SiC分散均匀、力学性能良好、耐磨性高的铝基复合材料。由于目前对NPAMCs的认识停留在制备工艺和基本的组织性能优化阶段,对于其流变性能、流动性以及摩擦磨损性能的研究较少。因此本文首先研究了不同含量下纳米SiC/AMCs的超声制备工艺以及相关组织性能,然后研究了其流变性能、流动性以及摩擦磨损性能等,揭示改变SiC含量对复合材料上述性能的影响规律。研究了不同纳米SiC含量的SiC/Al-5Cu复合材料的制备,运用超声振动的声空化及声流效应有效的打散了团聚的纳米SiC以及细化晶粒。当超声处理时间为3min时,纳米SiC分布显著均匀且α-Al晶粒和AlCu相也同时明显细化。随着SiC含量上升,α-Al晶粒由粗大块状向蔷薇状或近球状转变,尺寸逐渐减小。纳米SiC在1.5wt%时细化效果最好,相比基体的平均粒径减小了57%,并且复合材料的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为289MPa、169MPa和12.9%,相比基体合金分别提升了15.1%、12.7%、24.0%。添加至2wt%时,由于粘度变大,超声效果降低,增强颗粒一定程度自发团聚,晶粒细化效果降低,所以晶粒尺寸有所变大。研究了纳米SiC含量对SiC/Al-5Cu和SiC/A356两种复合材料表观粘度和流变行为以及流动性的影响规律,并建立相关预测模型。采用同轴旋转柱体法和螺旋法分别测量复合材料的表观粘度和流动性。随着温度的降低或纳米SiC含量的提升,复合材料浆料的表观粘度会迅速上升而流动性则逐渐降低。这是由于纳米SiC的添加极大的增加了基体合金熔体的粘滞力。SiC对半固态下复合材料表观粘度的影响因固相率增大而迅速减弱。A356铝硅基体合金在同等条件下,要比Al-5Cu基体合金的粘度小,流动性更好。随着纳米SiC的含量增加,纳米SiC对Al-5Cu的复合材料的表观粘度增幅程度相比A356的增幅逐渐变大,流动性的下降幅度同样如此。值得注意的是,当添加纳米SiC高含量时,即便温度很高,由于复合材料内部存在大量硬质固相颗粒,导致固相率达到一定程度很快便会停止流动。两种复合材料的触变特性均表现为以固定剪切速率测量时,在一开始均出现剪切变稀特征,但是当浆料被搅拌旋转稳定后,基体合金会轻微下降,而复合材料的表观粘度值会逐渐上升,这是由于纳米SiC自发团聚以及生成熔渣提高了表观粘度。建立在700℃下纳米SiC含量对Al-5Cu复合材料的表观粘度η以及流动性L影响模型分别为:η=η(0.23338))+0.718888m)+0.94905),L=L(1.001-0.0568m)-0.0648)m))(0.5≤m≤2),揭示出纳米SiC含量对复合材料表观粘度和流动性的影响,是相反的,且均呈二次项关系变化。研究SiC/Al-5Cu复合材料的硬度与摩擦磨损性能与纳米SiC含量的关系。复合材料中加入纳米SiC后,硬度均得到提高,并且随着纳米SiC含量上升而上升,在含量达到2wt%时最高,相比基体提高了34.36%。基体合金摩擦磨损机制主要是磨料磨损和剥层磨损,而复合材料主要是磨粒磨损和部分粘着磨损,随着纳米SiC含量上升,粘着磨损占比逐渐增加,复合材料表面的犁沟变浅,磨痕特征逐渐减轻,凹坑变多,粘附磨屑逐渐变多且尺寸变小,相比基体合金,表面的粗糙度增加。复合材料在低载荷下以磨粒磨损为主,部分粘着磨损,有很多横断犁沟磨痕的凹坑和粗糙不平的摩擦面,磨痕较为清晰。高载荷下存在大量粗糙的摩擦面,犁沟磨痕的特征基本消失,此时以粘着磨损为主,存在部分磨粒磨损,凹坑数量变多,尺寸变大。

关键词：铝基复合材料纳米SiCp含量超声振动显微组织力学性能流变性能流动性摩擦磨损性能

ZL115亚共晶铝硅合金变质效果及热分析技术研究

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ZL115亚共晶铝硅合金变质效果及热分析技术研究

作者：任嘉康华中科技大学

学位级别：硕士

ZL115合金为铸造亚共晶铝硅合金,广泛用于船舶制造业等行业,生产中常用变质处理细化组织中的共晶硅,改善合金的力学性能。炉前快速热分析技术能在浇注前快速检测合金变质效果,本文利用热分析技术研究了Sb和Sr含量及保温时间对ZL115合金... 详细信息

ZL115合金为铸造亚共晶铝硅合金,广泛用于船舶制造业等行业,生产中常用变质处理细化组织中的共晶硅,改善合金的力学性能。炉前快速热分析技术能在浇注前快速检测合金变质效果,本文利用热分析技术研究了Sb和Sr含量及保温时间对ZL115合金变质效果的影响。首先进行了铝合金变质效果热分析系统的硬件选用及软件开发,软件以Lab VIEW 2013为开发平台,具有冷却曲线采集、特征值提取并判断变质等级、生成word版报告等功能。利用该系统研究了Sb和Sr对ZL115合金冷却曲线的:Sb和Sr变质后ZL115合金的初晶和共晶平台下降,Sr加入量增多能减小初晶的枝晶间距,而Sb对初晶凝固基本无作用;统计了变质前后共晶硅尺寸,发现Sb和Sr变质前后ZL115合金的共晶温度生长之差ΔT与变质等级有良好的对应关系,可以拟合为S型曲线并用公式表示。利用开发的热分析系统能够判断铝硅合金的变质等级。Sb和Sr对ZL115最佳变质含量分别为0.3%和0.06%,虽然Sr变质的ZL115合金共晶硅尺寸更加细小,但两者力学性能相当,抗拉强度分别为212.05MPa和218.10MPa,伸长率分别为6.65%和6.58%。Sr变质会加剧熔体的吸气倾向,降低合金的致密度,影响合金的力学性能。另外,对于Sb和Sr变质的合金,延长一定的保温时间(30～90min)均能使变质效果增强,力学性能上升,但保温时间继续延长(至90min以上)会降低合金力学性能。T6热处理能提升Sb变质前后ZL115合金性能,Sb含量为0.15%的ZL115合金热处理后力学性能达到峰值,抗拉强度和伸长率分别为284.2MPa和5.9%,Sb含量升高热处理后力学性能下降,是由于Sb含量超过0.15%时变质效果更好的共晶硅在热处理后尺寸不会更小,且过多的Sb会消耗合金中Mg元素,减少热处理强化相MgSi,导致热处理对力学性能提升幅度减小。分析了Sb对共晶硅的变质机理。

关键词：热分析 ZL115亚共晶铝硅合金锑变质锶变质 T6热处理

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过共晶铝硅合金变质处理的热分析技术研究

过共晶铝硅合金变质处理的热分析技术研究

作者：曾勇华中科技大学

学位级别：硕士

过共晶Al-Si合金广泛运用于制造汽车发动机活塞等零件,但其组织中存在的粗大多角形块状初晶Si以及大量针片状共晶Si,严重影响了合金的力学性能。工业中常通过变质处理来提高合金性能,在各种检测变质效果的方法中,热分析法有着很大的理... 详细信息

过共晶Al-Si合金广泛运用于制造汽车发动机活塞等零件,但其组织中存在的粗大多角形块状初晶Si以及大量针片状共晶Si,严重影响了合金的力学性能。工业中常通过变质处理来提高合金性能,在各种检测变质效果的方法中,热分析法有着很大的理论和实际意义。本文在本研究室原有的亚共晶Al-Si合金热分析系统基础上,对原有系统的软硬件进行改进和完善,使其能在5min内完成过共晶Al-Si合金变质效果的评判。利用I-7018数据采集模块以及I-7520信号转换模块建立起了新的热分析系统,通过串口通信完成对原始温度数据的精确采集,比较了VC++环境下三种常用的串口通信方式,选用多线程下的CSerialPort类来完成对串口通信的控制,在热分析设备和计算机的接口问题上,除了通过RS232串口直接通信,采用RS232协议转USB的转换线,使系统能通过USB接口和计算机进行通信,极大提高了数据传输速度、灵活性以及方便性。在原始温度数据的处理上采用平均值滤波法,选用三点中心差分法计算微分曲线,然后再选用相邻平均时域滤波法来对微分曲线进行平滑滤波。根据过共晶Al-Si合金冷却凝固特点,通过相应算法完成初晶阶段和共晶阶段热分析特征值的识别。使用热分析系统对本课题组新开发的新型Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.5Mn高硅铝合金进行初晶Si的P变质的热分析研究,研究变质效果和合金初晶段热分析特征值之间的关系,结果表明ΔTG（初晶生长温度的差值）和初晶Si平均晶粒大小之间有很好的对应关系,当ΔTG为35℃到45℃之间时,初晶硅有着较好的变质效果,当ΔTG＜30℃时,没有明显的变质效果。使用热分析系统进行Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.5Mn-0.4Mg高硅铝合金Re变质的热分析研究,结果表明,在未发生过变质的前提下,当ΔTEG（共晶生长温度差值）为6.5℃到7.6℃之间时,共晶Si有着较好的变质效果,当ΔTEG＜4.3℃时,没有明显的变质效果,ΔTEG和共晶变质效果有较好的对应关系。

关键词：热分析过共晶铝硅合金串口通信冷却曲线变质特征值

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铝铜合金流变挤压成形技术研究

铝铜合金流变挤压成形技术研究

作者：戴维华中科技大学

学位级别：硕士

半固态流变成形作为一种新型的材料加工技术，能够实现薄壁零件的高强度和轻量化。在当今社会低碳经济的热潮中，以其低能耗、流程短的优势，逐渐成为人们关注的焦点。铝铜合金具有广泛的用途，如何进一步提高铝铜合金零部件的性能具有... 详细信息

半固态流变成形作为一种新型的材料加工技术，能够实现薄壁零件的高强度和轻量化。在当今社会低碳经济的热潮中，以其低能耗、流程短的优势，逐渐成为人们关注的焦点。铝铜合金具有广泛的用途，如何进一步提高铝铜合金零部件的性能具有重要的意义。本文主要研究了铝铜合金的半固态浆料制备以及流变挤压成形性能，并探讨了铝铜合金间接超声振动的制浆机理。采用间接超声振动方法，即工具头在盛熔体的金属杯外面进行超声振动，制备AlCu5MnTi铝合金半固态浆料,其主要成分（质量分数，%）为：Cu4.8，Mn0.35，Ti0.3，其余Al。主要研究了启振温度和振动时间对浆料微观组织的影响，以及超声振动作用下整杯浆料的初生相分布。结果表明，在液相线以上附近温度开始，对熔体进行60s左右的间接超声振动，可以获得平均晶粒直径为67μm，平均形状系数为0.56的半固态浆料。晶粒平均直径在60s的振动时间内一直增大，从46μm上升到67μm，平均形状系数在60s的振动时间内一直增大，从0.42上升到0.56，但是到80s时平均形状系数降低到0.53。整杯浆料中各处浆料组织基本均匀一致，顶部和底部晶粒的平均直径略大于中部。在靠近杯壁1~3mm的区域发现大量游离晶核，表明间接超声振动还具有高频机械振动的效果。因此，对金属熔体施加间接超声振动作用时，并不只是超声振动的作用效果，而是超声波振动和高频机械振动共同作用的结果。关于半固态浆料的挤压铸造成形研究，主要探讨了挤压压力，模具温度以及热处理对铸件微观组织和力学性能的影响。结果表明随着压力从25MPa上升到100MPa时，晶粒的平均直径从38μm减小到30.7μm，形状系数从0.52增大到0.66;随着模具温度从220℃升高到320℃，在100MPa的挤压压力下，抗拉强度和伸长率呈先增大后减小的趋势，在270℃时达到最大值;在压力为100MPa，模具温度为270℃左右时，经过T5热处理后流变挤压铸件力学性能最佳，抗拉强度为326.5MPa，伸长率为11%。而液态挤压铸件在相同条件下抗拉强度和伸长率分别为306.7MPa和7.5%。流变挤压铸件相比液态挤压铸件在这两项上分别提高了6.5%和47%。这主要由于浆料制备过程中，晶粒的生长会受到超声波的作用而变为球状，浓度场和温度场也会变得更加均匀，减少了偏析的出现，晶粒也变得更加细小，因此力学性能有较大提高。同时还探讨了压力作用下晶粒细化的机理，主要是由于压力作用下，零件与模具之间的传热系数会明显增大，而不是压力导致合金液相线温度改变的结果。

关键词：间接超声振动半固态浆料非枝晶组织流变挤压成形 Al-Cu合金

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提高宽大型摩托车轮毂质量技术研究

提高宽大型摩托车轮毂质量技术研究

作者：何晗华中科技大学

学位级别：硕士

铝合金以其重量轻、耐腐蚀、易加工、美观等优势,广泛应用于摩托车轮毂制造中。车轮作为车辆的重要保安件,对材料的力学性能要求非常高,且由于摩托车轻量化的要求,轮毂正在向厚度更薄、形态更复杂的方向发展。随着大排量摩托车的发展,... 详细信息

铝合金以其重量轻、耐腐蚀、易加工、美观等优势,广泛应用于摩托车轮毂制造中。车轮作为车辆的重要保安件,对材料的力学性能要求非常高,且由于摩托车轻量化的要求,轮毂正在向厚度更薄、形态更复杂的方向发展。随着大排量摩托车的发展,宽大型轮毂的应用也越来越普遍。由于形状等方面的原因,宽大型轮毂的铸造相对困难。万丰摩轮有限公司在生产宽大型轮毂过程中出现了一些铸造缺陷,并有提高铸件质量以及改进铸造工艺的需求,在此背景下,本文做了以下研究。通过FLOW-3D数值模拟软件对轮毂铸造工艺进行了模拟计算,结果表明辐条与轮辋交接处由于得不到补缩而容易产生缺陷。为此设计了三种改进方案以消除缺陷:(1)增厚冒口;(2)在轮辋外侧模具加冷却水道;(3)在轮辋辐条交接处设置铜质冷铁。结果表明通过添加铜质长冷铁(方案3)促进了铸件的顺序凝固,基本消除了缺陷,是有效的改进方案。而加厚冒口与在轮辋外侧模具加冷却水无法完全消除缺陷。自主设计了用于万丰集团的金属模具温度控制器(简称为HKJ-2015型),该温度控制器以时间继电器和温度控制仪为核心,对温度实时采集并判断,通过控制冷却水的开闭,使模具温度保持在一定范围内,产品合格率由50%提升到95%。为进一步提高轮毂的性能,探索了短时超声处理工艺对铝液质量的影响。结果表明:在超声处理功率为0.17w/g,处理时间为30s时,浇注温度为640℃,铸件的性能最好,与无超声处理试样相比,其抗拉强度提高39.5%,延伸率提高100%。在更高的温度(700℃)下或更短的超声处理时间(浇注温度640℃和630℃时,处理时间为5s和8s),超声处理对力学性能无明显改善。改进了T6短时热处理工艺,将固熔时间由6h较少到15min,固溶温度由535℃提高到540℃。此工艺下试样抗拉强度达到263.88MPa,延伸率达到5.75%,满足万丰集团力学性能指标(抗拉强度250MPa,延伸率5%)。研究其显微组织发现热处理后合金组织中的共晶硅较铸态时变得细小而圆整,淬火试样中共晶硅较空冷样中共晶硅更圆整。

关键词：铝合金数值模拟温度控制器短时超声处理短时热处理

合金元素及制造工艺对Mg-Zn-Cu合金热物理性能影响的研究

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合金元素及制造工艺对Mg-Zn-Cu合金热物理性能影响的研究

作者：李建鹏华中科技大学

学位级别：硕士

人类社会当前面临着资源和环境的挑战,为了人类未来的更好地生存,世界各国都在寻求可持续发展的道路。镁合金作为工程材料,有非常多的优点,Mg元素在地球上的储量十分丰富,而且金属镁易于回收再利用。因此,镁合金被誉为“21世纪绿色工程... 详细信息

人类社会当前面临着资源和环境的挑战,为了人类未来的更好地生存,世界各国都在寻求可持续发展的道路。镁合金作为工程材料,有非常多的优点,Mg元素在地球上的储量十分丰富,而且金属镁易于回收再利用。因此,镁合金被誉为“21世纪绿色工程材料”。随着电子行业的发展,电子元件发热的问题导致对电子封装材料的散热和热膨胀性能有了更高的要求,即更高的热导率、更低的热膨胀系数还要兼具一定的力学性能。纯镁有良好的热导率,并且其良好的电磁屏蔽性使得镁合金非常契合电子设备稳定性的需求。但是,目前的商用镁合金还很难满足要求,因此需要开发出新型的低膨胀高导热镁合金,拓宽镁合金的应用。本文以Mg-Zn-Cu系合金为研究对象,研究了制备工艺、合金成分以及热处理工艺对合金组织、热物性能及力学性能的影响。采用重力铸造和挤压铸造工艺制备了Mg-2.5Zn-2.5Cu-0.4Zr(wt.%)合金,观察其组织并测试其性能。挤压铸造合金相比重力铸造合金更加致密,合金的热导率和抗拉强度更高,热膨胀系数稍高。综合考虑,采用挤压铸造的方式制备了Mg-2.5Zn-x Cu-0.4Zr合金,研究Cu含量为2.5wt.%、3.3 wt.%、4.1 wt.%以及4.9 wt.%时,对合金的组织和性能的影响。结果表明随着Cu含量的增加,共晶组织网状结构更加密集,对电子和声子的散射作用增强,使得合金的热导率下降,室温热导率从132.7W/(m·K)降低至121.1 W/(m·K)。由于晶界比较脆,不能很好抵抗变形,因此力学性能都会下降,晶界会限制基体的膨胀,网状结构变密集,对基体膨胀的限制作用增强,热膨胀系数降低,293～373K的平均热膨胀系数最低为22.68×10 K。采用挤压铸造制备了Mg-5Zn-xCu-0.4Zr(x=2.5、3.3、4.1、4.9)合金,其具有更高的Zn含量。Cu含量对其性能的影响也与Mg-2.5Zn-x Cu-0.4Zr时不同。随着Cu含量的增加,具有良好导热性的Mg Cu Zn相增加,消耗基体中的Zn原子,降低合金的晶格畸变,对热导率的提升作用大于网状晶界对电子和声子的散射而降低热导率的作用,从而使得Mg-5Zn-x Cu-0.4Zr合金的热导率逐渐增加,从130.3 W/(m·K)升高至141.4 W/(m·K)。硬脆的网状晶界数量增加,对基体膨胀的限制加强,降低了合金的热膨胀系数。热膨胀系数最低为22.01×10 K。研究了T1热处理和T6热处理对合金组织和热物性能的影响。T1热处理对合金的组织形貌几乎没有改变,但是T1热处理能消除材料残余应力和减少位错密度,合金的热导率和热膨胀性能均有所提高。T6热处理由于经过较高温度的固溶处理,合金的组织发生明显改变。合金的热导率有较大提升,而热膨胀系数略有提高。对挤压铸造Mg-5Zn-x Cu-0.4Zr做T6热处理(430℃固溶24h+180℃时效24h),得到合金在Cu含量为4.9wt.%时的热导率最高,为147.9W/(m·K),合金293K～373K温度范围内的平均热膨胀系数为23.34×10 K。

关键词： Mg-Zn-Cu合金热导率热膨胀系数合金元素热处理挤压铸造

间接超声振动制备铝合金半固态浆料及其流变成形技术研究

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间接超声振动制备铝合金半固态浆料及其流变成形技术研究

作者：朱泽明华中科技大学

学位级别：硕士

作为新型的材料加工技术,半固态流变成形工艺以节能减排的优势成为人们研究热点。本文采用超声从样杯底部导入金属熔体的间接超声振动制备出A356铝合金半固态浆料,研究了间接超声振动不同工艺参数对铝合金半固态浆料以及随后的半固态流... 详细信息

作为新型的材料加工技术,半固态流变成形工艺以节能减排的优势成为人们研究热点。本文采用超声从样杯底部导入金属熔体的间接超声振动制备出A356铝合金半固态浆料,研究了间接超声振动不同工艺参数对铝合金半固态浆料以及随后的半固态流变压铸成形铸件组织、性能的影响;探究了采用本试验装置制备A356铝合金半固态浆料的制浆机理。在试验过程中通过对设备的检验、校正,逐步改善设备的使用性能,增强了铝合金半固态制浆设备工作的可靠性、浇注零件性能的稳定性,提高了半固态浆料制备的效率和半固态浆料的的制备效果,进一步完善了试验用设备。分析了间接超声振动时间和振动终了温度对铝合金半固态浆料组织的影响。结果表明:随着间接超声振动时间的延长,平均晶粒直径有先减小后增大的趋势,在40-60s之间平均晶粒直径出现最小值,平均形状系数先增大后减小,在60s附近出现峰值。随着超声振动终了温度的降低,平均晶粒直径有较明显的长大趋势,晶粒尺寸从55μm增长到100μm,平均形状系数先增大后减小,在611℃附近出现峰值。间接超声振动制备A356铝合金半固态浆料的有效作用温度区间为606-620℃。研究了间接超声振动时间和振动终了温度对铝合金半固态流变压铸试样组织性能的影响。结果表明:振动时间按对组织和性能的影响较大,不同终了温度下其抗拉强度和伸长率变化不大。振动时间为40-60s之间出现峰值,与普通液态压铸相比其抗拉强度和伸长率可分别提高10.9%和93.5%。探究了间接超声振动制备铝合金半固态浆料的制浆机理。结果表明:在制浆过程中,有明显的超声波作用的特征,即透过容器底部在熔体内部有明显的声流效应、空化效应以及热效应;同时具有高频机械振动的特征,液面搅动较大,凝结于杯壁的固相颗粒剥落,使晶核数量增加。因此,间接超声振动作用于金属熔体时,并不是单纯的机械振动作用效果,而是超声波和高频机械振动的共同作用。

关键词：间接超声振动半固态浆料 A356铝合金非枝晶组织流变压铸机理

BN颗粒与LPSO相混杂增强镁基复合材料的制备与热物理性能研究

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BN颗粒与LPSO相混杂增强镁基复合材料的制备与热物理性能研究

作者：夏岚清华中科技大学

学位级别：硕士

镁合金以轻质、高比强度、高热导率和优良的电磁屏蔽性能等优点在电子产品等领域得到了越来越多的应用。近年来,随着电子技术的迅速发展,散热问题在高密度、高功率电子产品中越发关键,为了有效地散热及配合装配,要求电子封装材料应兼具... 详细信息

镁合金以轻质、高比强度、高热导率和优良的电磁屏蔽性能等优点在电子产品等领域得到了越来越多的应用。近年来,随着电子技术的迅速发展,散热问题在高密度、高功率电子产品中越发关键,为了有效地散热及配合装配,要求电子封装材料应兼具高热导率、低热膨胀系数以及一定的力学性能。传统的镁合金材料已不能满足发展要求,因此开发具有优异综合热物理性能的镁合金或镁基复合材料具有重要意义。六方氮化硼(h-BN)是一种具有类似石墨晶体结构的陶瓷材料,具有低的热膨胀系数和密度、高的热导率等优点,能显著改善镁基复合材料的热物理性能,但是其和镁熔体的润湿性差,制备困难。镁合金中的长周期堆垛有序结构(Long Period Stacking Ordered structure-LPSO结构),不但能显著强化合金力学性能,且具有低的热膨胀系数,将其与h-BN配合,不但能提高复合材料的力学性能,还能进一步改善热膨胀性能。因此,本文选用h-BN颗粒作为增强体,并在复合材料中形成LPSO结构,制得了h-BN+LPSO混杂增强的镁基复合材料。本文也研究了超声处理和挤压铸造成形、以及热处理对复合材料组织和性能的影响。研究了以水合肼为还原剂,氨为络合剂的镀液体系对h-BN颗粒的化学镀纯镍处理,通过适当的工艺参数,得到了符合本研究需求的镀层,即镀层完整、均匀、致密,并尽量的薄。具体的工艺参数为:预处理后,控制化学镀反应温度78℃,反应时间30min,h-BN装载量5g/L,p H为9～10。通过此工艺获得的镀层为纯镍,且与h-BN结合强度高,平均厚度约0.17μm。化学镀镍显著改善了h-BN与镁熔体的润湿性,通过液态搅拌法能成功将h-BN加入镁熔体。研究了h-BN+LPSO混杂增强镁基复合材料的制备工艺及超声处理和挤压铸造成形对复合材料组织和性能的影响。结合实验室前期关于LPSO结构研究成果,本研究利用h-BN表面Ni镀层熔入基体的Ni元素,再按Ni/Y原子比0.5/0.9向基体中加入Y元素,成功地形成了由Mg-Ni-Y组成的LPSO结构。但Y元素的加入顺序会严重影响复合材料的微观组织,顺序不当Y元素氧化严重,产生大量YOF杂质相。而通过先搅拌添加h-BN颗粒再加入Y元素的工艺制得的h-BN+LPSO混杂增强镁基复合材料,YOF杂质明显减少,组织较为理想。其中h-BN体积分数为3%,LPSO结构体积分数约16%。超声处理和挤压铸造成形对复合材料组织和性能具有显著的影响,超声处理能消除h-BN团聚,改善LPSO结构形貌,使其分布均匀。而挤压铸造成形可以细化晶粒及晶界处的LPSO结构,同时大幅降低复合材料的孔隙率。超声处理后挤压铸造成形复合材料综合性能最优,室温热导率为107.64W/(m·℃),20-100℃平均热膨胀系数为18.90×10/℃,热膨胀系数较LPSO单相增强镁合金材料的显著降低,铸态抗拉强度为173MPa,伸长率为4.2%。研究了T6和T1热处理对超声处理后挤压铸造成形复合材料组织及性能的影响。结果表明,T6处理后,复合材料的微观组织无明显变化,LPSO结构形貌并未发生改变,具有较好的热稳定性,少量存在的MgNi相溶解。复合材料的热导率和热膨胀系数随时效温度的升高先增加后降低,热导率最大值为118.41W/(m·℃)。T1处理后,复合材料的微观组织基本无变化,热导率随温度的升高而增加,最大值为117.86W/(m·℃),较铸态提高了9.5%,而热膨胀系数基本没有变化。相较于T6处理,T1处理对复合材料热物理性能的改善效果更好,在复合材料热膨胀系数和力学性能基本无变化的基础上,热导率得到一定的提高。在220℃/24h的T1热处理下,复合材料的室温热导率达118.21W/(m·℃),20-100℃平均热膨胀系数为18.91×10/℃,抗拉强度为170MPa,伸长率为4.5%。获得了具备良好热物理性能和一定力学性能的镁基复合材料。

关键词：镁基复合材料混杂增强化学镀镍热处理热导率热膨胀系数

高真空压铸用压射冲头及其冷却润滑技术的开发

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高真空压铸用压射冲头及其冷却润滑技术的开发

作者：邹广华中科技大学

学位级别：硕士

冲头润滑与冷却是压铸生产中的重要环节，高真空压铸时冲头/压室间的密封与模具型腔真空度直接相关。目前冲头主要采用冲头油及颗粒珠润滑，容易产生烟气，影响铸件质量，污染环境。冲头水基润滑技术以水基涂料作为润滑剂，水基涂料中... 详细信息

冲头润滑与冷却是压铸生产中的重要环节，高真空压铸时冲头/压室间的密封与模具型腔真空度直接相关。目前冲头主要采用冲头油及颗粒珠润滑，容易产生烟气，影响铸件质量，污染环境。冲头水基润滑技术以水基涂料作为润滑剂，水基涂料中不含大量油性成分，润滑时不产生烟气，降低了铸件含气量，降低铸件孔隙率，改善车间环境。因此，本课题开发了一种冲头水基涂料润滑装置以及配套新式冲头与压射杆，实现了冲头水基涂料润滑、冲头密封与冷却、冲头快速更换等功能。通过研究冲头水基涂料润滑的基本原理，设计了冲头水基涂料润滑装置，该装置由配比机、涂料吹干装置、压射杆及喷涂控制电路等部分组成。配比机用于稀释水基涂料，稀释后的水基涂料经相关管路及压射杆，喷涂在压室内。喷涂完成后，吹干装置通过压缩空气吹干水基涂料中的水分，吹干后在压室表面形成一层固体润滑层，由该润滑层实现冲头与压室间的润滑。设计了新式冲头与压射杆等机械零件，压射杆与冲头水基润滑装置配套，其内部设计有水基涂料管道，实现水基涂料喷涂。新式冲头设计有密封环、强化水冷结构、与转换头的快换连接结构等。密封环用于冲头与压室间的密封，以实现高真空压铸;强化水冷结构提高冲头冷却效果;新式冲头与转换头采用快换连接结构，简化冲头更换工作，提高压铸工作效率。将冲头水基涂料润滑装置及冲头与压射杆用于压铸生产试验。对压铸的铸件进行X射线无损分析，并与冲头采用冲头油进行润滑时压铸的铸件（以下称油润滑铸件）进行对比，试验中压铸铸件的孔隙率低于油润滑铸件。因此采用水基涂料代替冲头油进行润滑有利于减少铸件内部的含气量。对压铸过程中新式冲头与传统冲头的温度进行测量，跟出后新式冲头平均温度高于传统冲头6.4℃，两者温度接近，新式冲头未表现出明显优于传统冲头的冷却效果，但新式冲头温度波动更小。退回后新式冲头温度升高11.1℃，传统冲头升高27.3℃，传统冲头升温高于新式冲头，因此新式冲头在回退过程中喷涂的水基涂料有冷却冲头与压室的效果。

关键词：冲头压射杆压室水基涂料润滑冷却密封