控制浇注方法制备A356半固态坯料的研究

摘要

该文研究了浇注温度、晶粒细化、模具预热温度等参数对A356合金铸态晶粒尺寸的影响。采用放置金属丝的方法，研究了型壁形核及成分过冷对A356形核的影响。通过热分析研究了冷却及重熔过程中温度-时间曲线及温度对时间的导数，得到了固相分数与温度的关系。研究了重熔过程中的枝晶演变规律。 结果表明：浇注温度对A356合金的晶粒形貌和晶粒尺寸有非常明显的影响。低温浇注的试样显示为部分球状晶加细小的等轴晶结构，而高温浇注的试样，等轴晶变的粗大，并且在型壁形成柱状晶，柱状晶的区间随浇注温度的提高而加大。浇注温度对晶粒尺寸有强烈的影响，尤其当浇注温度超过650℃时更为明显，晶粒尺寸由650℃浇注的200μm增加到725℃浇注的980μm。 金属网外的晶粒结构随浇注温度的升高，由细的等轴晶转变成粗的等轴晶，直到725℃浇注的试样为完全柱状晶；金属丝网内的晶粒结构均为等轴晶，但只有625℃浇注的试样的晶粒细小，然后随浇注温度的增加而明显增加。模具预热温度对晶粒尺寸的影响存在一个临界值，当预热温度超过临界值时，晶粒尺寸急剧增加。对于低的浇注温度625℃和650℃，临界预热温度为600℃和550℃。 通过热分析确定了重熔过程温度-时间曲线及温度对时间的导数，计算了重熔过程中温度与固相分数之间的关系。A356在578℃～583℃间存在一个温度平台，对应固相分数为42％。不同原始组织半固态坯料对重熔过程中枝晶态衍变具有较大的影响，对于原始组织粗大的合金即使经过长时间的等温保温，初生α相也不会转变为球状，而原始组织细小的等轴晶或球状晶迅速向球状颗粒转变。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1半固态加工

1.1.1半固态加工的优点

1.1.2半固态加工的主要工艺过程

1.2半固态制桨方法

1.2.1机械搅拌法

1.2.2电磁搅拌法

1.2.3应变诱发熔化激活法

1.2.4剪切-冷却—轧制法

1.2.5化学晶粒细化法

1.2.6冷却斜槽法

1.2.7低过热铸造法

1.2.8 NPP(New Rheocasting Processing)方法

1.2.9双螺旋半固态金属流变注射成型法

1.3枝晶衍变

1.3.1颗粒形貌

1.3.2颗粒分布

1.3.3重熔及保温过程中的枝晶衍变行为

1.4机械性能

第2章实验方法

2.1铸态试样的制备

2.2等温保温温度的确定

2.2.1杠杆定律和Scheil方法

2.2.2热分析

2.3金相试样制备

2.3.1宏观观察试样的制备

2.3.2铸态金相试样的制备

2.3.3重熔试样的制备

2.3.4金相观察

2.3.5初生相的形貌参数

第3章半固态坯料的制备

3.1浇注温度对铸态晶粒尺寸的影响

3.2金属丝网对晶粒的影响

3.3晶粒细化对晶粒尺寸的影响

3.3.1无金属网

3.3.2有金属网

3.4工艺参数对A356晶粒尺寸的影响

3.4.1机械搅拌对晶粒尺寸的影响

3.4.2模具预热温度的影响

3.5等轴晶的形成机理

3.6浇注温度对过冷区的影响

3.6.1浇注温度对热过冷区的影响

3.6.2浇注温度对成分过冷区的影响

3.7型壁形核对晶粒形成的影响

3.8晶粒细化剂的影响

3.9本章小结

第4章热分析及等温重熔过程中枝晶衍变

4.1热分析原理

4.2杠杆定律和Scheil方程计算的固相分数

4.3热分析结果

4.4重熔过程中的枝晶演变

4.4.1原始组织为粗大枝晶的演变规律

4.4.2原始组织为细小枝晶的演变规律

4.5浇注温度对枝晶演变的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

工程硕士研究生简历

致谢