氢在铝液中的扩散及铝液致密性检测

作     者：鞠文莲 

作者单位：沈阳理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵忠兴

授予年度：2018年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：铝合金 含气量 结晶温度范围 减压凝固 溶质再分配 

摘      要：本文通过利用溶质再分配理论研究氢在铝液中的扩散析出过程对气孔形成的影响。采用结晶温度范围不同的纯铝和ZL105合金,分析结晶温度范围不同对铝液致密性检测的影响;通过改变工艺参数,分析工艺参数对铝液致密性检测的影响;分析当量密度检测法对铝液致密性检测的影响。研究结果表明:氢在铝液中扩散时发生溶质再分配,同时,对于ZL105这样结晶温度范围较宽的合金发生成分过冷,成分过冷区内迅速形成树枝晶骨架,析出的气体滞留在凝固试样中形成气孔。通过改变不同铝液表面凝固压力,发现凝固表面的气体压力越小,氢气越容易在铝液中形核,增加铝液含气量。对于纯铝这样无结晶温度范围的铝液,遵循平面凝固方式,用减压凝固试样密度法定量检测合金的含气量存在较大的误差,但可在试样凝固过程中通过气泡的析出,对铝液中的气体进行定性的分析。ZL105这样结晶温度较宽的合金铝液,所产生的成分过冷区间较大,液体中析出的气体滞留在减压凝固试样内部,可以用通过检测减压凝固试样的密度大小较好的定量评价铝合金液中的含气量,但由于在负压状态下很少有气泡析出,不能通过观察凝固过程气泡析出的方法评价铝合金液的含气量。当铝液浇铸量越多时,铝液释放出的结晶潜热多,铝液凝固速度越慢,Tiller公式中凝固速度v值越小,过饱和浓度区△x越大,铝液中气体含量越多。通过计算得出坩埚壁越厚,蓄热量越大,铝液凝固速度越快,Tiller公式中凝固速度v值越大,过饱和浓度区△x越小,铝液中气体含量越少。通过计算得出当量密度可以非常直观的反应铝液中的含气量,在不同减压压力下,凝固试样的密度值相差不大,但是当量密度值是成倍数增加,铝液中含气量越少,当量密度越小,铝液的致密性越好;当量密度检测法比密度检测法得出的数值变化更明显,说明当量密度值不但可以准确的反应铝液中的含气量,还使铝液中含气量的变化情况更加明显,更能体现出铝液中的含气量情况。