超声功率对真空差压铸造ZL114A合金致密度与机械性能的影响

摘要

真空差压铸造工艺是在低压下充型、高压下凝固结晶的反重力铸造方法。它可以根据铸件实际情况调节充型、凝固压力等工艺参数来提高铸件的成型质量，尤其在铸造大型复杂薄壁铸件具有明显的优势。结合真空差压铸造工艺和超声功率熔体处理技术的特点及优势，在真空差压铸造工艺基础上施加超声功率，对成型铸件的致密度、抗拉强度、延伸率及凝固补缩机理进行了探索性的研究，为进一步提高大型复杂薄壁铸件的质量提供了理论依据和技术支撑。
　　本文研究超声功率与凝固压力协同作用下对ZL114 A合金铸件的致密度、抗拉强度及延伸率的影响规律，并探讨了超声功率协同真空差压铸造的凝固补缩机理。实验结果证明：随着超声功率的增加，铸件的致密度、抗拉强度及延伸率先增大后减小；功率为600W时，试样的致密度、抗拉强度及延伸率达到峰值，超声功率增加到900W时，试样的致密度、抗拉强度及延伸率反而呈现出下降趋势；铸件的致密度、抗拉强度及延伸率随着凝固压力的增加呈上升趋势；在相同的凝固压力或超声功率下，直径12 mm的试棒致密度、抗拉强度及延伸率提升最明显。通过（ProCAST）铸件模拟可以发现，试棒2＃易出现缩孔缩松，当超声功率小于600 W时，致密度呈现类似“W”型的变化规律，超声功率大于600W时，2＃缩孔缩松得到改善，致密度呈现出“V”型的变化规律；当超声功率小于600W时，凝固压力对铸件致密度及机械性能的提升起主要作用，超声功率大于600W时，超声功率对铸件致密度及机械性能的影响较大。
　　首次建立了超声功率协同真空差压铸造ZL114 A合金的凝固补缩数学模型。将超声功率处理熔体时产生的空化、声流、机械等非线性效应，简化为超声波在熔体中传播产生的声压作用引入真空差压铸造数学模型，得出枝晶间不同部位在协同场下的凝固补缩速度公式。实验证明在一定范围内提高超声功率和凝固压力有助于提高铸件凝固过程中的补缩动力，提高金属液的补缩速度。该研究为真空差压铸造技术的可持续发展注入新动力。

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第1章 绪论

1.1课题研究目的和意义

1.2超声功率在铸造技术中的应用现状及发展趋势

1.3 真空差压铸造凝固过程的研究现状及发展趋势

1.4 本课题的研究目标和研究内容

第2章 实验内容及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验方法

第3章 超声功率对真空差压铸造ZL114 A合金致密度的影响

3.1超声功率协同真空差压铸造ZL114A合金致密度的实验结果

3.2 超声功率对真空差压铸造ZL114A合金致密度的影响

3.3凝固压力对真空差压铸造ZL114A合金致密度的影响

3.4 协同作用下对真空差压铸造试样致密度的影响

3.5本章小结

第4章 超声功率对真空差压铸造ZL114 A合金机械性能的影响

4.1超声功率协同真空差压铸造ZL114A合金抗拉强度及延伸率

4.2超声功率对ZL114A合金抗拉强度及延伸率的影响

4.3凝固压力对ZL114A合金抗拉强度及延伸率的影响

4.4 协同作用下对真空差压铸造试样机械性能的影响

4.5本章小结

第5章 超声功率协同真空差压铸造的凝固补缩机理

5.1超声功率协同真空差压铸造的补缩特性

5.2本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文和所获奖励

致谢

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