铝合金薄壁件石膏型熔模铸造工艺研究

作     者：李早 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：南红艳;王狂飞

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：ZL114A合金 石膏型熔模铸造 薄壁件 熔体处理 缩松 夹杂 

摘      要：铝合金薄壁件石膏型铸造,因薄壁、结构相对复杂以及石膏型透气性差等原因,铸造时很容易产生缩松、夹杂等缺陷,使其应用受到限制。针对ZL114A石膏型精铸中存在的问题,利用铸造过程计算机模拟、显微观察(金相显微镜、扫描电镜)、物相分析(X-射线衍射)、能谱分析以及力学性能测试等手段,通过铝合金试棒、板状试样石膏型精铸等工艺试验,研究了铸造工艺、熔体处理、热处理等对铝合金试棒、薄壁件显微组织和力学性能的影响。其主要试验结果如下:(1)通过铸造工艺充型、凝固过程的计算机模拟,合理的浇注系统设计一定程度上,可避免冷隔、浇不足、夹杂等浇注缺陷以及缩孔、缩松等凝固缺陷。本实验中,浇注时工艺参数取:浇注温度720℃,铸型温度280℃,可以消除河部分缩松缺陷;(2)通过对不同的熔体处理工艺(未变质-氩气精炼、变质-氩气精炼、氩气精炼-变质-氩气精炼)下进行浇注试棒,变质试样中缩松和夹杂较未变质试样明显增多,力学性能出现较河幅下降,其下降原因与合金凝固方式改变及变质剂和熔体反应等有关;(3)未变质和变质的T5热处理试棒强化机制明显不同。由于未变质铸态试样中缩松缺陷较少,热处理试样力学性能提高取决于Si相过程中能否发生热变质,由针状变为棒状或颗粒状;而变质试样铸态中缩松缺陷较多,热处理试样力学性能提高取决于热处理过程中缩松边缘显微组织能否强化,弥散析出更多MgSi相;(4)铝合金石膏型薄壁件铸造应考虑熔体处理、凝固加压压力、铝液净化等影响。对薄壁板试样进行石膏型薄板试样精铸,变质精炼试样中缩松、夹杂缺陷比未变质试样多,其力学性能比同样熔体处理条件下棒状试样力学性能更差,但增加凝固加压压力(700KPa)以及石膏型放置过滤网等,其力学性能均得到明显提高;(5)T5处理有助于改善变质板状试样拉伸时缩松缺陷的敏感性,处理前,缩松边缘组织粗糙,边缘的共晶硅Si和富铁相成粗片状或针状嵌入ɑ-Al内部,对缩松壁产生很强的切口效应,易形成裂纹源,而T5处理后,缩松边缘变的光滑,共晶Si球化,富Fe相圆整,MgSi弥散析出,有利于减缓裂纹形核和扩展速率,从而显著提高了ZL114A合金力学性能。