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械壓力作用下結(jié)晶凝固的先進的成型技術(shù)。在壓力作用下，金屬液在整個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，組織更加細小，獲得的制品表面粗糙度低及尺寸精度高，同時壓力提高制品的密度，機械性能提高。壓力在凝固過程中為補縮提供動力，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。同時間接擠壓鑄造設(shè)備發(fā)展迅速，已實現(xiàn)

2、擠壓鑄造的自動化、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，簡稱 NLSC，用于汽車用承力部件差速器支架的生產(chǎn)，促進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差速器支架進行NLSC試驗，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試手段，對 AD

3、C12鋁合金近液相線擠壓鑄造部件差速器支架進行相組成及斷裂形式分析，研究了工藝參數(shù)對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及保壓時間15s工藝參數(shù)下無需準(zhǔn)備半固態(tài)坯料就可獲得細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79％，共晶組織成細小顆粒狀，抗拉強度可達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大機理，闡述了 NLSC組織演變過程及形核、生長方式；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的臨界半徑，工藝參數(shù)對組織演變的影響是通過影響凝固時間來實現(xiàn)的，高澆注溫度、小壓力可延長凝固時間使球狀晶長大成薔薇狀晶。
　　對 NLSC存在的缺陷進行宏觀及微觀觀察，研究了縮孔縮松的形成機理及偏析對組織性能影響機制，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)計原則，設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，實現(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。對五個工藝進行正交試驗獲得其對縮孔縮松的影響程度順序及最