ADC12鋁合金近液相線擠壓鑄造組織演變及缺陷控制.pdf

1、擠壓鑄造是一種金屬液在機(jī)械壓力作用下結(jié)晶凝固的先進(jìn)的成型技術(shù)。在壓力作用下，金屬液在整個(gè)凝固過程中與模具緊密接觸，增加了金屬液的熱傳遞系數(shù)及冷卻率，組織更加細(xì)小，獲得的制品表面粗糙度低及尺寸精度高，同時(shí)壓力提高制品的密度，機(jī)械性能提高。壓力在凝固過程中為補(bǔ)縮提供動(dòng)力，大大減小制品中的縮孔縮松以及氣孔等缺陷。擠壓鑄造制品還可進(jìn)行焊接及熱處理。間接擠壓鑄造靠澆注系統(tǒng)將壓力傳遞給制品，易成形復(fù)雜形狀的制品。同時(shí)間接擠壓鑄造設(shè)備發(fā)展迅速，已實(shí)現(xiàn)

2、擠壓鑄造的自動(dòng)化、工業(yè)化生產(chǎn)，因此間接擠壓鑄造現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用于汽車及航空工業(yè)，尤其是高強(qiáng)度、高密封性以及耐磨零件。本文將擠壓鑄造與近液相線鑄造相結(jié)合，提出近液相線擠壓鑄造概念，簡(jiǎn)稱 NLSC，用于汽車用承力部件差速器支架的生產(chǎn)，促進(jìn)了擠壓鑄造在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本文以ADC12鋁合金為原料，采用間接擠壓鑄造工藝對(duì)差速器支架進(jìn)行NLSC試驗(yàn)，并采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡及X射線衍射等分析和測(cè)試手段，對(duì) AD

3、C12鋁合金近液相線擠壓鑄造部件差速器支架進(jìn)行相組成及斷裂形式分析，研究了工藝參數(shù)對(duì)組織演變及斷口形貌、力學(xué)性能的影響。在澆注溫度600℃、壓力150MPa、壓射速度0.15m/s及保壓時(shí)間15s工藝參數(shù)下無需準(zhǔn)備半固態(tài)坯料就可獲得細(xì)小均勻圓整的半固態(tài)球狀組織。球狀組織的球狀系數(shù)超過0.7，晶粒尺寸為20μm左右，固相率最高可達(dá)79％，共晶組織成細(xì)小顆粒狀，抗拉強(qiáng)度可達(dá)295MPa。
　　建立了鋁液在料筒及模具型腔內(nèi)冷卻率的本構(gòu)方

4、程。揭示了 NLSC組織中球狀晶的球化與長(zhǎng)大機(jī)理，闡述了 NLSC組織演變過程及形核、生長(zhǎng)方式；推導(dǎo)出近液相線擠壓鑄造的球狀晶臨界半徑公式，臨界半徑與過冷度成反比例關(guān)系，壓力通過改變鋁液過冷度來影響球狀生長(zhǎng)的臨界半徑，工藝參數(shù)對(duì)組織演變的影響是通過影響凝固時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的，高澆注溫度、小壓力可延長(zhǎng)凝固時(shí)間使球狀晶長(zhǎng)大成薔薇狀晶。
　　對(duì) NLSC存在的缺陷進(jìn)行宏觀及微觀觀察，研究了縮孔縮松的形成機(jī)理及偏析對(duì)組織性能影響機(jī)制，建立了零件

5、截面的偏析模型。提出了澆注溫度低(液相線附近)可減小壁厚差距較大部位縮孔縮松的新方法；截面上偏析可分為四個(gè)區(qū)域，而中心偏析具有與周圍球狀晶完全不同的組織及元素分布，增加厚壁處的冷卻速度可減小并消除中心偏析。
　　給出了澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)零件的順序凝固，控制了縮孔縮松的產(chǎn)生。推導(dǎo)出冷卻水道直徑及水流速度與零件模數(shù)的關(guān)系式。對(duì)五個(gè)工藝進(jìn)行正交試驗(yàn)獲得其對(duì)縮孔縮松的影響程度順序及最