机械振动对消失模壳型铸造镁合金组织和性能影响的研究

摘要

当前，航空航天、汽车、电子和军工等行业对复杂镁合金精密铸件的需求越来越大、性能要求越来越高。消失模壳型铸造技术是将消失模铸造和熔模铸造相结合发展而来的一种适合生产复杂镁合金铸件的精密铸造方法。本研究结合消失模壳型铸造自身特点，借助散干砂的振动紧实台对镁合金的凝固过程实施处理，无需增加其他振动设备，达到改善镁合金组织和性能的目的，提供一种经济有效的工艺方法。本文主要研究机械振动下试样壁厚、浇注温度、振动频率和振幅等工艺参数对消失模壳型铸造镁合金充型能力、凝固组织和力学性能的影响规律，以期为镁合金消失模壳型铸造的实际应用提供理论基础和技术支持。
　　未振动时，镁合金的充型能力较差，随着浇注温度的升高，充型能力逐渐增强，但改善效果有限。施加机械振动后，镁合金的充型能力得到明显改善，较低浇注温度下镁合金铸件就具有较好的充型能力。随着振动频率和振幅的增大，镁合金充型能力不断提高。在振动频率100Hz，振幅1.0mm的振动参数下所得铸件，相比未振动时，铸件的充型长度和面积分别提高了20.6％和23%。
　　机械振动能明显细化镁合金的凝固组织，铸件组织中初生α-Mg相由未振动时粗大的枝晶状变为细小的等轴状均匀分布，β相由未振动的粗大网络状转变为细小短杆状弥散分布；同时机械振动也显著提高了镁合金的力学性能和密度。试样壁厚越厚，晶粒细化程度越高，力学性能改善效果更加显著。低温浇注可以获得晶粒尺寸细小的凝固组织，但浇注温度过低不利于机械振动发挥最佳的组织细化效果。随着振动频率和振幅的增大，镁合金凝固组织不断得到细化，镁合金力学性能不断提高，但频率超过100HZ，并没有产生积极的影响。当浇注温度为730℃，振动频率100Hz，振幅1.0mm，试样壁厚40mm时，获得的镁合金凝固组织较为理想，其初生α-Mg的晶粒尺寸和形状系数分别为160.4um和0.79，相比未振动晶粒尺寸减小了51.1%，形状系数提高了88.1%；镁合金的抗拉强度、屈服强度、布氏硬度相比未振动时分别提高了53.7%、33.7%、59.3%。

目录

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第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2镁的基本性质及特点

1.3镁合金的分类和特点

1.4消失模壳型铸造概述

1.5振动凝固概述

1.6研究目的和内容

第2章实验材料和方法

2.1泡沫模的制备

2.2陶瓷型壳的制备

2.3实验方案

2.4镁合金组织观察和性能的测定

第3章机械振动对消失模壳型铸造镁合金充型能力的影响

3.1未振动和机械振动下消失模壳型铸造镁合金充型能力对比

3.2振动频率对消失模壳型铸造镁合金充型能力的影响

3.3振幅对消失模壳型铸造镁合金充型能力的影响

3.4本章小结

第4章机械振动对消失模壳型铸造镁合金微观组织的影响

4.1壁厚对消失模壳型铸造镁合金微观组织的影响

4.2浇注温度对消失模壳型铸造镁合金微观组织的影响

4.3振动频率对消失模壳型铸造镁合金微观组织的影响

4.4振幅对消失模壳型铸造镁合金微观组织的影响

4.5本章小结

第5章机械振动对消失模壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.1壁厚对消失模壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.2浇注温度对消失模壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.3振动频率对消失模壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.4振幅对消失模壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.5本章小结

第6章机械振动对消失模壳型铸造镁合金充型和组织性能影响机理

6.1机械振动对镁合金充型能力影响的机理分析

6.2机械振动对镁合金组织性能影响的机理分析

6.3浇注温度对镁合金组织性能影响的机理分析

6.4本章小结

第7章结论和主要发展方向

7.1结论

7.2主要发展方向

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢