新型倾斜板技术制备半固态Al-6Si-2Mg合金及触变成形

摘要

新型倾斜板技术制备半固态Al-6Si-2Mg合金及触变成形新型倾斜板技术是用于制备铝合金和镁合金的半固态坯料的新工艺。新型倾斜板技术作为一种新的半固态成形技术，具有工艺简洁，低能耗，设备成本低廉，易于工业化生产等特点，而日益受到人们的重视，对它的研究具有重要意义。本课题以新型倾斜板技术制备Al-6Si-2Mg半固态合金坯料为例。对Al-6Si-2Mg半固态合金坯料的制备、二次加热和Al-6Si-2Mg合金的半固态压铸实验进行了研究，在结合国家自然科学基金项目和辽宁省自然科学基金项目的基础上获得以下研究成果： (1)自行设计了新型倾斜板技术装置，成功制备出具有优良组织的半固态Al-6Si-2Mg合金坯料，制备的合金坯料平均晶粒尺寸大小为2μm。 (2)制备Al-6Si-2Mg半固态合金坯料的最优工艺条件是在倾斜板长度600mm，倾斜板倾角45°时：①倾斜板预热温度：常温条件；②浇注温度：660℃-680℃。Al-6Si-2Mg合金半固态组织是由枝晶臂熔断、枝晶臂机械剪断和枝晶抑制生长的共同作用机制引起的。 (3)Al-6Si-2Mg合金半固态坯料的二次加热实验表明：保温温度和保温时间是影响二次加热后半固态组织的重要因素；Al-6Si-2Mg合金半固态坯料进行恒温加热的二次加热的最优工艺条件为：①保温温度：597℃左右，②保温时间：20min-30min左右；二次加热组织的演变是由熔解的共晶组织与固相颗粒之间的原子扩散和界面张力共同作用下引起的晶粒球化、长大。 (4)在压铸速度和压力固定的条件下，模具的预热温度和保温时间以及坯料的二次加热温度和保温时间，是影响成品制件组织、性能的关键因素。对Al-6Si-2Mg合金半固态坯料进行的压铸实验表明：①模具预热温度：600℃，模具保温时间：120min；②半固态坯料保温温度：597℃，保温时间：90min。成品制件外表光亮，没有常规压铸成品组织中所具有的典型缺陷如气孔、开裂等现象。 (5)经过固溶时效处理后，压铸件硬度得到提高，最高硬度达到100HV。与传统铸造方式相比压铸件平均硬度提高了33％。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1半固态金属加工技术的起源

1.2半固态金属加工技术的特点

1.3半固态金属加工技术的成形工艺

1.3.1流变铸造(Rheocasting)

1.3.2触变铸造(Thixocasting)

1.3.3触变锻造(Thixoforging)

1.3.4半固态轧制(Semi-solid rolling)

1.3.5射铸成形(Thixomolding)

1.4半固态金属浆料或坯料的制备方法

1.4.1搅拌法

1.4.2非搅拌法

1.5半固态金属加工技术的基础理论研究进展

1.5.1半固态金属加工技术的基础研究

1.5.2半固态金属组织的形成机理

1.6半固态金属加工技术国内外研究现状

1.7半固态金属加工技术的现存问题及发展方向

1.8本课题的目的、意义及内容

1.8.1本课题的目的、意义

1.8.2本课题的内容

第二章实验方案

2.1半固态坯料的制备

2.1.1实验材料的选择

2.1.2实验装置

2.1.3实验步骤

2.2Al-6Si-2Mg半固态合金的二次加热

2.2.1实验设备

2.2.2实验材料

2.2.3实验步骤

2.3Al-6Si-2Mg合金的压铸实验及热处理

2.3.1实验设备

2.3.2实验材料

2.3.3实验步骤

2.3.4成品制件热处理

第三章Al-6Si-2Mg半固态合金坯料的制备

3.1实验装置

3.2工艺条件对Al-6Si-2Mg半固态合金组织的影响

3.2.1倾斜板预热温度对半固态坯料组织的影响

3.2.2浇注温度对半固态坯料组织的影响

3.2.3倾斜板倾角对半固态坯料组织的影响

3.2.4倾斜板长度对半固态坯料组织的影响

3.2.5倾斜板表面性质对合金组织的影响

3.3浇注温度和倾斜板预热温度正交实验的金相组织

3.4新型倾斜板技术制备Al-6Si-2Mg半固态合金的最优工艺条件

3.5半固态合金非枝晶组织的形成机制

3.5.1经典球化形核理论

3.5.2实验验证

第四章Al-6Si-2Mg半固态合金坯料的二次加热

4.1保温温度对二次加热组织的影响

4.2保温时间对二次加热组织的影响

4.3二次加热组织的演化机理

4.4Al-6Si-2Mg半固态坯料的二次加热最优工艺条件

第五章Al-6Si-2Mg合金的触变压铸及热处理

5.1实验步骤

5.1.1模具的前期处理及二次加热坯料的准备

5.1.2模具的预热和坯料的二次加热

5.1.3模具的安装、取料及压铸

5.1.4空冷、卸型及取样分析

5.2半固态压铸工艺及工艺参数

5.2.1压铸工艺

5.2.2压铸工艺参数

5.3半固态压铸件的成形性能与组织

5.4制品性能及热处理

第六章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章

致 谢

附录