熔体处理工艺对铸造铝合金缺陷与性能的影响

摘要

为了研究熔体处理工艺对铸造铝合金缺陷和性能的影响，自行设计制造了一套旋转喷吹装置，实现对铝合金熔体的净化处理；考察了变质剂加入量与除湿、铝熔体静置时间以及铝熔体保温温度对铝合金缺陷和性能的影响；探讨了微孔对铸造铝合金力学性能的影响。主要的研究结果如下： 热力学和动力学的分析表明，气泡脱离喷头时的切向速度越大，底部铝熔体的紊流程度越高，气泡的直径就越小，分布就越均匀，旋转喷吹净化熔体的效果越好。可通过增加喷头的破碎能力和搅拌能力加以控制。 变质剂经充分除湿后，可有效去除水分，变质处理时减小了铝熔体中的含气量，使A356铸造铝合金的微孔缺陷减少，力学性能明显升高。优化了变质处理工艺，经变质以后铝合金中的硅相颗粒细小、分布均匀。得出变质剂的最佳加入量为1.2％。 铝合金经热处理后抗拉强度和布氏硬度明显升高，断后伸长率下降。微孔的存在降低了铸态和热处理后铝合金的力学性能，并降低了热处理后铝合金力学性能的增加幅度。 铝熔体精炼以后熔体的静置时间以及静置温度对A356铸造铝合金缺陷和性能影响很大。在相同的保温温度下，铝合金力学性能随着铝熔体静置时间的延长先增加后减小，在铝熔体静置10分钟时出现最大值；铝合金试样的孔隙率和单位面积孔的个数随着铝熔体静置时间的延长先减小后增大，在铝熔体静置10分钟时出现最小值。铝熔体精炼后的最佳静置时间为10分钟。在相同的静置时间，铝合金力学性能随着铝熔体保温温度的升高而降低，而孔隙率和单位面积孔的个数随着铝熔体的保温温度升高而升高。在保证铝铸件的充型能力的前提下应尽量降低浇注温度。 通过熔体的处理，铝合金的孔隙率下降了90％左右，抗拉强度提高了20％左右，延伸率提高了30％左右。通过实验数据推出了抗拉强度和布氏硬度存在的线性关系式、孔隙率和抗拉强度以及孔隙率和布氏硬度之间存在的多项式关系式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2铝合金熔体中的气体和夹杂物

1.2.1铝合金熔体中的气体

1.2.2铝熔体中的夹杂物

1.3铝熔体精炼简介

1.3.1吸附精炼法

1.3.2非吸附精炼法

1.3.3国内外铝熔体旋转喷吹除气净化设备的简介

1.4铝合金的铸造缺陷对力学性能的影响

1.5选题依据和主要研究内容

1.5.1选题依据与课题背景

1.5.2主要研究内容

第二章 铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程理论分析

2.1旋转喷吹除气净化的理论分析

2.2热力学分析

2.2.1气泡除氢的热力学分析

2.2.2气泡除杂的热力学分析

2.3动力学分析

2.3.1铝熔体内部气泡除氢的动力学分析

2.3.2铝熔体表面的除氢动力学分析

2.4本章小结

第三章 实验方法

3.1合金熔炼与不同状态熔体的获得

3.2试棒的制取

3.3试棒的热处理

3.4力学性能试验

3.5金相试样制备、孔洞观察与定量统计

3.6试样硬度的测量

第四章 旋转喷吹除氢装置的设计与除氢效果

4.1旋转系统的设计

4.2旋转喷头的设计

4.2.1喷头的设计方案一

4.2.2喷头的设计方案二

4.2.3喷头的设计方案三

4.3本章小结

第五章 变质及热处理对铝合金缺陷和性能的影响

5.1变质剂除湿对铝合金缺陷和性能的影响

5.2变质剂加入量对铝合金缺陷和性能的影响

5.3微孔对铝合金热处理前后性能的影响

5.4本章小结

第六章 铝熔体静置时间与保温温度对铝合金缺陷和性能的影响

6.1铝熔体短时间保温对铝合金缺陷和性能的影响

6.2铝熔体长时间保温对铝合金组织和性能的影响

6.3生产中铝熔体保温时间和温度对铝合金组织和性能的影响

6.4分析与讨论

6.5本章小结

第七章 结论

主要参考文献：

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢