單向凝固鋁鑄件中孔洞形成的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要綜述了Al-Si合金鑄件中孔洞缺陷的形成機(jī)理及其諸多影響因素，重點(diǎn)講述氫含量和氧化夾雜含量對鋁合金鑄件凝固過程中孔洞缺陷形成的影響。鑄件生產(chǎn)過程中形成的孔洞一般是在氣體析出和凝固收縮兩個(gè)因素共同作用下形成的。為了消除凝固收縮對孔洞形成的影響，并實(shí)現(xiàn)凝固條件恒定可控，我們自行設(shè)計(jì)了X射線-溫度梯度儀(X-ray Temperature Gradient Stage簡稱：XTGS)實(shí)驗(yàn)裝置。通過這個(gè)裝置，可以使試樣得到較為充分的熔體

2、補(bǔ)縮，在溫度梯度和凝固速度恒定的條件下，利用孔洞參數(shù)量化統(tǒng)計(jì)和金相觀察的方法，觀察分析不同氫含量和夾雜含量的熔體在凝固過程中孔洞缺陷的形成情況，從而研究單向凝固條件下氫含量和氧化夾雜含量對孔洞形成的影響。得出的主要結(jié)論如下：
　　 自行設(shè)計(jì)的XTGS實(shí)驗(yàn)裝置基本滿足實(shí)驗(yàn)要求，得到的試樣組織生長具有很明顯的方向性，實(shí)現(xiàn)了低速平穩(wěn)傳動(dòng)、且可單獨(dú)調(diào)節(jié)控制溫度梯度和凝固速度的目的，試樣在整個(gè)凝固過程中的溫度梯度和凝固速度不變，保證各種狀

3、態(tài)試樣在相同的條件下凝固。目前已投入到單向凝固條件下孔洞形成的研究及共晶凝固界面形態(tài)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究中。微焦點(diǎn)X射線觀測及成像系統(tǒng)也可以清楚觀察凝固過程中孔洞的形成，硬件設(shè)施已經(jīng)全部完成。通過用熱電偶多次測量，根據(jù)電腦函數(shù)記錄儀記錄的溫度曲線及所得試樣的組織可以確定該裝置可以實(shí)現(xiàn)溫度梯度和凝固速度的恒定可控，試樣在整個(gè)凝固過程中的溫度梯度和凝固速度不變，六種試樣是在相同的凝固條件下制備得到的。
　　 研究發(fā)現(xiàn)對于同一種熔體狀態(tài)的試

4、樣，無論是高氫含量還是低氫含量，隨著凝固的進(jìn)行，從凝固初始的截面1到凝固末期的截面8，由于析出氫逐漸增多，孔隙率及孔洞個(gè)數(shù)整體上都呈增大的趨勢。而且由于氫含量高的試樣中原始?xì)浜枯^高，析出的氫更快地達(dá)到過飽和，因此其孔隙率、單位面積小孔個(gè)數(shù)等參數(shù)的增大幅度都比氫含量低試樣的增大幅度大。
　　 氫含量對孔洞的形成有至關(guān)重要的影響，在相同的凝固條件下，無論是低氧化夾雜含量還是高氧化夾雜含量的熔體，熔體氫含量高，鑄件凝固過程中就會(huì)形成

5、較多的孔洞，而且這些孔中圓形氣孔占大多數(shù)，孔的直徑也較大，最大可達(dá)到2250μm。熔體氫含量低，凝固過程形成的孔數(shù)量較少、尺寸較小，形成的大孔個(gè)數(shù)也很少且形狀不規(guī)則。當(dāng)氫含量低到一定程度時(shí)，鑄件中將不會(huì)形成大孔。
　　 夾雜含量在鑄件凝固過程中對孔洞的形成也有重要影響。由于夾雜既能增加熔體中氫含量又為氫氣泡提供形核基底，對于氫含量相近的兩種熔體狀態(tài)，氧化夾雜含量高的熔體在凝固過程中形成的孔洞遠(yuǎn)多于夾雜含量低的熔體狀態(tài)。