交变磁场协同真空差压铸造ZL205A合金凝固组织及生长特性研究

摘要

ZL205A合金是典型的高强韧Al-Cu合金，但其铸造性能差，组织晶粒粗大，铸件中易产生缩孔、缩松等铸造缺陷，严重限制了其优异力学性能的充分发挥。真空差压铸造工艺具有良好的充型与凝固力学条件，可获得组织致密的铝合金铸件，而交变磁场电磁铸造对合金组织具有显著的细化效果。将电磁铸造技术与真空差压铸造技术相结合，为获得组织致密，且晶粒细小的高性能铝合金提供了一种新思路。 通过在真空差压铸造过程中施加交变磁场，研究励磁电流和凝固压力对交变磁场协同真空差压铸造ZL205A合金凝固组织及其生长特性的影响，探讨协同场下铝合金的凝固补缩与细化机理。结果表明，随着励磁电流的增大，交变磁场协同真空差压铸造ZL205A合金致密度和平均晶粒尺寸均先增大后减小，当励磁电流强度为10A时，致密度达到峰值，凝固压力越大，致密度越高；当励磁电流强度达到15A时，平均晶粒尺寸最小，此时随着凝固压力的增加，平均晶粒尺寸逐渐减小，抗拉强度和延伸率随之提升。在励磁电流强度为15A，凝固压力为350KPa的工艺条件下，交变磁场与凝固压力的协同效果最佳，ZL205A合金致密度提升至0.9918；初生α(Al)相平均晶粒尺寸达到最小值78.25μm，与重力铸造相比下降幅度达13.89%，择优生长取向被削弱；Al2Cu多呈细小碎片状，生长被强烈抑制，只在（110）和（211）晶面表现出择优生长；抗拉强度和延伸率达到最大值414.39MPa和3.71%，试样断口韧窝与重力铸造及真空差压铸造时相比均明显增多。 因此，交变磁场协同真空差压铸造技术可获得凝固组织和力学性能更加优良的ZL205A合金铸件，可为真空差压铸造高质量的大型复杂薄壁铝合金精密铸件提供理论指导和技术支撑。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究目的和意义

1.2 真空差压铸造技术的研究现状

1.3 电磁铸造技术的研究现状

1.4研究目标和研究内容

第2章 实验内容与方法

2.1 实验材料及设备

2.2 试验方法

2.3 实验总体流程

第3章 交变磁场协同真空差压铸造对ZL205A合金晶粒尺寸的影响

3.1 励磁电流对重力铸造ZL205A合金晶粒尺寸的影响

3.2 励磁电流对真空差压铸造ZL205A合金晶粒尺寸的影响

3.3 凝固压力对交变磁场作用下ZL205A合金晶粒尺寸的影响

3.4 交变磁场-凝固压力协同场对ZL205A合金晶粒尺寸的影响

3.5 本章小结

第4章 交变磁场协同真空差压铸造对ZL205A合金致密度的影响

4.1 励磁电流对重力铸造ZL205A合金致密度的影响

4.2 励磁电流对真空铸造ZL205A合金致密度的影响

4.3 凝固压力对交变磁场作用下ZL205A合金致密度的影响

4.4 交变磁场-凝固压力协同场对ZL205A合金致密度的影响

4.5 本章小结

第5章 交变磁场协同真空差压铸造ZL205A合金的凝固生长特性

5.1 交变磁场协同真空差压铸造对ZL205A合金Al2Cu形貌的影响

5.2 ZL205A合金生长取向分析

5.3 交变磁场-凝固压力协同场下ZL205A合金的凝固补缩特性

5.4 交变磁场协同真空差压铸造ZL205A合金的力学性能

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间研究成果及所获奖励

致谢

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