超聲功率凝固壓力協(xié)同作用對(duì)真空差壓鑄造鋁合金微觀組織的影響_第1頁
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1、 學(xué)校代碼:10406 分類號(hào):TG211 學(xué)號(hào):120080503009 南昌航空大學(xué) 南昌航空大學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 (學(xué)位研究生) 超聲功率 超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用對(duì)真空差壓鑄 凝固壓力協(xié)同作用對(duì)真空差壓鑄造鋁合金微觀組織的影響 造鋁合金微觀組織的影響

2、碩 士 研 究 生:李成 導(dǎo) 師:嚴(yán)青松 教授 申 請(qǐng) 學(xué) 位 級(jí) 別:工學(xué)碩士 學(xué) 科 、 專 業(yè):材料加工工程 所 在 單 位:航空制造工程學(xué)院 答 辯 日 期:2015 年 6 月 授 予 學(xué) 位 單 位:南昌航空大學(xué) I 摘 要 真空差壓鑄造是一種在真空下充型、高壓下結(jié)晶的反重力鑄造工藝,具有良好的充型和凝固力學(xué)條件,對(duì)生產(chǎn)大型復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件具有較大優(yōu)勢(shì),而超聲處理技術(shù)對(duì)鋁合金組織的均勻細(xì)化有著顯著效果。結(jié)合真空差壓鑄

3、造和超聲熔體處理技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),研究超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用對(duì)真空差壓鑄造鋁合金微觀組織影響,為進(jìn)一步提高大型復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件的質(zhì)量提供新思路。 通過在真空差壓鑄造設(shè)備上引入超聲熔體處理裝置,研究超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用對(duì)真空差壓鑄造鋁合金微觀組織的影響,探索超聲功率、凝固壓力及其協(xié)同作用對(duì) ZL114A 鋁合金鑄件的微觀組織形態(tài)及其二次枝晶間距的影響機(jī)理和規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在超聲功率-凝固壓力協(xié)同場(chǎng)中,超聲功率和凝固壓力均對(duì)

4、真空差壓鑄造鋁合金微觀組織有著較大影響,其中凝固壓力對(duì)鋁合金微觀組織的影響一直占主導(dǎo)作用,但是隨著超聲功率的增加,凝固壓力對(duì)鋁合金微觀組織影響程度緩慢下降;當(dāng)超聲功率為 600W 時(shí)最佳,并且隨著凝固壓力越大,鋁合金微觀組織轉(zhuǎn)變成的等軸晶及其粒狀晶數(shù)量增多,微觀組織尺寸和二次枝晶間距也更加細(xì)??;超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用對(duì)不同部位的鋁合金微觀組織的作用效果存在差異,鋁合金鑄件組織枝晶尺寸和二次枝晶間距從距離工具頭底部開始逐漸減小,然后增

5、大,距離超出試樣中間部位時(shí),又開始逐漸減??;建立了超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用于真空差壓鑄造直徑?12mm 鋁合金時(shí), 其二次枝晶間距 SDAS ? 與超聲功率U 及凝固壓力 1 P 的數(shù)學(xué)關(guān)系模型: U P U P U P SDAS 16 2 6 2 15 312 10 04 . 1 10 21 . 5 10 09 . 9 10 96 . 6 10 01 . 7 72 . 31 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

6、 ? ?建立了超聲功率-凝固壓力協(xié)同作用于真空差壓鑄造鋁合金時(shí),在凝固階段作用于金屬液補(bǔ)縮流的總驅(qū)動(dòng)力 總 F 的數(shù)學(xué)表達(dá)式: g L B KP B B LuB KC BMkxV D F ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 33022 12) 1 ( 32總作用于凝固階段補(bǔ)縮流的總驅(qū)動(dòng)力 總 F 越大,鋁合金微觀組織生產(chǎn)等軸晶及粒狀晶越多,其微觀組織也更加均勻細(xì)化。該研究結(jié)果為生產(chǎn)大型復(fù)雜薄壁鋁合金精密鑄件提供

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