超声功率—凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响

发布时间：2017-07-30 14:16

  本文关键词：超声功率—凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响

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【摘要】：真空差压铸造是一种在真空下充型、高压下结晶的反重力铸造工艺,具有良好的充型和凝固力学条件,对生产大型复杂薄壁铝合金铸件具有较大优势,而超声处理技术对铝合金组织的均匀细化有着显著效果。结合真空差压铸造和超声熔体处理技术的特点及优势,研究超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织影响,为进一步提高大型复杂薄壁铝合金铸件的质量提供新思路。通过在真空差压铸造设备上引入超声熔体处理装置,研究超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响,探索超声功率、凝固压力及其协同作用对ZL114A铝合金铸件的微观组织形态及其二次枝晶间距的影响机理和规律。实验结果表明,在超声功率-凝固压力协同场中,超声功率和凝固压力均对真空差压铸造铝合金微观组织有着较大影响,其中凝固压力对铝合金微观组织的影响一直占主导作用,但是随着超声功率的增加,凝固压力对铝合金微观组织影响程度缓慢下降；当超声功率为600W时最佳,并且随着凝固压力越大,铝合金微观组织转变成的等轴晶及其粒状晶数量增多,微观组织尺寸和二次枝晶间距也更加细小；超声功率-凝固压力协同作用对不同部位的铝合金微观组织的作用效果存在差异,铝合金铸件组织枝晶尺寸和二次枝晶间距从距离工具头底部开始逐渐减小,然后增大,距离超出试样中间部位时,又开始逐渐减小；建立了超声功率凝固压力协同作用于真空差压铸造直径(?)12mm铝合金时,其二次枝晶间距λSDAS与超声功率U及凝固压力P1的数学关系模型：λSDAS=31.72-7.01×10-2P1-6.96×10-3U+9.09×10-5P1/2+5-21×10-6U2+1.04×10-6P1U建立了超声功率-凝固压力协同作用于真空差压铸造铝合金时,在凝固阶段作用于金属液补缩流的总驱动力F总的数学表达式：作用于凝固阶段补缩流的总驱动力凡越大,铝合金微观组织生产等轴晶及粒伏晶越多,其微观组织也更加均匀细化。该研究结果为生产大型复杂薄壁铝合金精密铸件提供新的途径,为超声功率-凝固压力协同作用于真空差压铸造铝合金工艺技术将来的推广和应用奠定理论和技术基础。
【关键词】：真空差压铸造 超声功率 凝固压力 铝合金 微观组织
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的研究目的及意义8-9
• 1.2 超声振动在铸造合金凝固技术中的应用及研究现状9-13
• 1.3 真空差压铸造铝合金微观组织的研究现状及发展趋势13-16
• 1.4 研究目标和研究内容16-18
• 1.4.1 研究目标16
• 1.4.2 研究内容16-18
• 第2章 实验内容及方法18-27
• 2.1 实验材料及设备18-21
• 2.1.1 实验材料18-19
• 2.1.2 实验主要设备19-21
• 2.2 实验方法21-27
• 2.2.1 熔炼工艺21-22
• 2.2.2 实验浇注工艺22-24
• 2.2.3 二次枝晶间距的测试方法24-26
• 2.2.4 实验总流程图26-27
• 第3章 超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响27-35
• 3.1 超声功率对真空差压铸造铝合金微观组织的影响27-29
• 3.2 凝固压力对真空差压铸造铝合金微观组织的影响29-30
• 3.3 协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响30-33
• 3.3.1 协同作用对同一直径铝合金试样不同部位微观组织的影响30-32
• 3.3.2 协同作用对不同直径铝合金试样微观组织的影响32-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第4章 超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响35-49
• 4.1 超声功率对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响35-38
• 4.2 凝固压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响38-40
• 4.3 协同作用对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响40-48
• 4.3.1 协同作用对同一直径试样不同部位的二次枝晶间距的影响40-43
• 4.3.2 协同作用对不同直径铝合金试样二次枝晶间距的影响43-46
• 4.3.3 二次枝晶间距与超声功率及凝固压力的数学关系模型46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 超声功率-凝固压力协同作用下铝合金枝晶生长特性49-57
• 5.1 超声对铝合金微观组织枝晶生长的影响49-52
• 5.1.1 超声空化效应对铝合金组织的影响49-51
• 5.1.2 超声衰减效应对铝合金组织的影响51-52
• 5.2 凝固压力对铝合金微观组织枝晶生长的影响52-54
• 5.3 超声功率-凝固压力协同作用对铝合金组织枝晶生长的影响54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第6章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表论文63-64
• 致谢64-65

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本文编号：594610