振动倾斜板作用下A357合金流变挤压铸造成形的研究

摘要

本文结合国内外半固态流变成形技术的研究现状，以A357合金为研究对象，研究了振动倾斜板制备A357合金半固态浆料工艺;并将振动倾斜板装置与挤压铸造设备相结合，实现了半固态流变挤压铸造成形，优化了半固态流变挤压铸造工艺和热处理制度。主要工作和结果如下: (1)获得了工艺条件对A357合金半固态浆料组织的影响规律:①采用铜质倾斜板并且涂抹二氧化钛涂料既能制备组织良好的浆料同时又能保证合金溶液顺利流出;②相比于平直倾斜板，U形槽倾斜板所制备的半固态浆料组织更加细小，但在浇注过程中易产生堵塞，因此选用平直倾斜板;③浇注温度在640℃～720℃的范围内，随着浇注温度的降低，半固态浆料组织逐渐细化和球化，但640℃时在倾斜板上产生结壳现象;④振动频率在0Hz～100Hz之间，随着振动频率的增加，A357合金半固态组织晶粒尺寸和圆度先减小后增大;⑤倾斜板长度在100mm～550mm之间，随着长度的增加，A357合金半固态组织晶粒尺寸越来越细小且球化程度越来越高;④本实验条件下振动倾斜板制备A357合金半固态浆料的最优工艺参数为:平直铜质倾斜板，并在板上涂二氧化钛涂料，浇注温度660℃，振动频率60Hz，倾斜板长度550mm。 (2)将振动倾斜板装置与挤压铸造设备相结合，成功生产出A357合金铸件，获得了振动倾斜板和浇注温度对A357合金铸件成形性能、组织和性能的影响规律。浇注温度为690℃和700℃，充型完整，表面质量良好;浇注为670℃和680℃，充型不完整并产生冷隔、缩孔等缺陷。半固态流变挤压铸造时温度降低，铸件中晶粒尺寸逐渐减小，球状晶逐渐增多。半固态流变挤压铸造浇注温度为690℃时，A357合金铸件力学性能最好，平均抗拉强度达到231.7±3.5MPa，延伸率达到6.8±0.1％，比液态挤压铸件的抗拉强度207.5±2.4MPa，延伸率5.6±0.1％，分别提高11.7％和21.4％。 (3)对A357合金流变挤压铸件进行固溶和时效热处理，获得了热处理工艺对合金铸件组织和性能的影响规律。半固态流变挤压铸件540℃固溶，随着固溶时间的增加，抗拉强度、延伸率、硬度均先增大后减小，固溶6h力学性能最优;经过540℃×6h固溶处理后再进行180℃不同时间的时效处理，随着时效时间的增加，抗拉强度和硬度先增大后减小，而延伸率一直降低，时效4h抗拉强度和硬度达到峰值，最优热处理工艺为固溶540℃×6h+时效180℃×4h。半固态流变挤压铸件热处理后抗拉强度345±6.9MPa，延伸率7±0.2％，比传统液态挤压铸件热处理后抗拉强度330.5±6.6MPa，延伸率5.6±0.17％，性能提高15MPa和1.4％。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1半固态金属成形技术的概念与特点

1．2半固态金属成形技术的发展及研究现状

1．3半固态加工的基本工艺路线

1．3．1流变成形

1．3．2触变成形

1．4半固态浆料的制备方法

1．4．1蛇形通道浇注技术

1．4．2机械搅拌法

1．4．3电磁搅拌技术

1．4．4倾斜式冷却剪切技术

1．4．5旋转倾斜圆桶技术

1．4．6气泡搅拌技术

1．4．7细化剂技术

1．5流变挤压铸造

1．5．1流变挤压铸造的概念与特点

1．5．2流变挤压铸造的发展现状

1．5．3流变挤压铸造成形工艺的影响因素

1．6 A357合金热处理工艺制度

1．7本课题主要研究目的与研究内容

1．7．1本课题主要研究目的

1．7．2本课题主要研究内容

2．1实验材料

2．2实验设备

2．2．1熔炼设备

2．2．2半固态浆料制备设备

2．2．3振动倾斜板流变挤压铸造设备

2．2．4热处理设备

2．2．5辅助实验设备

2．3实验方法

2．3．1 A357合金熔炼

2．3．2 A357合金半固态浆料的制备

2．3．3 A357合金流变挤压铸造成形

2．3．4 A357合金挤压铸件热处理实验

2．4组织观察和力学性能测试

2．4．1试样制备

2．4．2组织观察

2．4．3试样力学性能测试

第3章振动倾斜板制备A357合金半固态浆料

3．1倾斜板的材质及涂层对A357合金半固态组织的影晌

3．2倾斜板的形状对A357合金半固态组织的影响

3．3熔体浇注温度对A357合金半固态组织的影响

3．4振动频率对A357合金半固态组织的影响

3．5倾斜板长度对A357合金半固态组织的影响

3．6本章小结

第4章A357合金半固态流变挤压铸造

4．1浇注温度对A357合金半固态流变挤压铸造充型性能的影响

4．2振动倾斜板对A357合金挤压铸件组织的影响

4．3浇注温度对A357合金半固态流变挤压铸件组织的影响

4．4浇注温度对A357合金半固态流变挤压铸件性能的影响

4．5 A357合金流变挤压铸件拉伸断口分析

4．6本章小结

第5章A357合金半固态流变挤压铸件热处理工艺研究

5．1固溶对A357合金半固态流变挤压铸造组织和性能的影响

5．1．1固溶对A357合金半固态流变挤压铸件组织的影响

5．1．2固溶对A357合金半固态流变挤压铸件性能的影晌

5．2时效对A357半固态合金流变挤压铸件组织和性能的影响

5．2．1时效对A357合金半固态流变挤压铸件组织的影响

5．2．2时效对A357合金半固态流变挤压铸件性能的影响

5．2．3浇注温度对T6热处理的A357合金挤压铸件性能的影响

5．2．4热处理后A357合金流变挤压铸件拉伸断口分析

5．3本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及发明专利