拉伸试样金属型模具设计及铝合金稀土强化

发布时间：2023-12-05 19:17

　　A357铸造合金具有出色的可铸造性,耐腐蚀性,高强度重量比以及低热膨胀系数等优点,已成为航空航天和汽车工业中最流行的商用铝合金之一。随着科技的发展,需要通过各种途径提高铸造铝合金的性能。在研究A357的铸造合金力学性能时,采用金属型铸造拉伸试样获得实验数据是一种节省时间和成本的重要的方式。A357合金的力学性能既与气孔有关,也与其微观组织有关。因此,对拉伸试样金属型进行研究使拉伸试样能够准确反映材料力学性能、优化铸造工艺参数、对其进行性能强化研究具有重要现实意义。通过以A357为原料,首先采用响应面法建立预测模型并采用NSGA-II算法进行多目标优化确定金属型浇注的工艺参数,接着优化了拉伸试样金属型模具,然后添加稀土Ce对A357铸造合金进行强化改善其微观组织和力学性能。利用X射线荧光光谱仪、金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射和电子万能试验机等检测方法,研究分析优化后金属型模具和添加稀土Ce强化后对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:最优的浇注工艺参数为浇注温度695℃,模具温度290℃,浇注时间8-9 s;改进后模具能够有效改善拉伸试样的铸造缺陷,提升力学性能,改进模...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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引言
第1章 文献综述
    1.1 选题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 金属型模具及浇注工艺研究现状
        1.2.2 铝合金稀土强化研究现状
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 课题研究目的和意义
第2章 实验方法与装置
    2.1 铝合金成分的选择
    2.2 试样制备
        2.1.1 熔炼装置
        2.1.2 合金的熔炼
    2.3 合金性能分析方法
        2.3.1 成分测定
        2.3.2 金相组织观察
        2.3.3 扫描电镜观察
        2.3.4 X射线衍射分析
        2.3.5 拉伸试样的制备
    2.4 模拟软件
        2.4.1 模拟流程
        2.4.2 几何模型的导入和网格生成
        2.4.3 参数设置
第3章 基于响应面法的工艺参数预测模型
    3.1 响应面法的原理
    3.2 实验方案
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 等效粒径分析
        3.3.2 平均形状因子分析
        3.3.3 空隙体积分析
    3.4 预测值与实际值的比较
    3.5 本章小结
第4章 工艺参数多目标优化及模具改进分析
    4.1 多目标优化模型
        4.1.1 NSGA-Ⅱ优化算法
        4.1.2 工艺参数多目标优化模型建立
    4.2 优化结果显示
    4.3 优化结果验证
        4.3.1 有限元结果验证
        4.3.2 实验结果验证
    4.4 模具结构改进后对比分析
        4.4.1 金属型模具设计
        4.4.2 数值模拟设置
        4.4.3 数值模拟结果
        4.4.4 实验结果分析
    4.5 本章小结
第5章 Ce对A357合金组织和力学性能的影响
    5.1 实验过程
    5.2 稀土Ce对初生α-Al相晶粒的影响
    5.3 稀土Ce对共晶Si形态的影响
    5.4 稀土Ce对力学性能的影响
    5.5 稀土Ce对断口形貌的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集



本文编号：3870748