电变质处理脉冲发生装置的研制及其铸件成形质量分析

摘要

电变质处理作为一种外加物理场细晶技术,是国内外物理冶金学者们研究的热门课题,在材料成品及半成品的制造中起着重要的作用,并预示着巨大的市场前景.将金属熔体强电脉冲处理和铸造技术相结合,有望成为一种新的细化晶粒工艺,提高铸件的成形质量. 该文自行研制了一款高压(最大电压2.5KV)、大电流(最大峰值电流1.7MA)的脉冲发生装置棗XJDMC-1型电脉冲发生装置,该装置具有良好的可控性,可以对充电电压、储能电容、充放电时间进行调节和设置,同时实现.充电电压和充放电时间的LED显示.设计制作充放电开关的控制系统,并提出两套方案:一套是完全依赖硬件实现,另一套是采用AT89C51单片机控制板准确、实时地对充放电开关进行控制.前者控制简便,充、放电时间调节范围为0.2s~9.90s;后者控制精度高,充、放电时间调节范围为1 ms~9999ms.实验表明该装置的整体性能指标达到了设计要求,可以较好地满足科研和生产实际的需要. 采用自行研制的XJDMC-1型电脉冲发生装置分别对铸造合金Al-4wt％Cu合金和工业化ZL102合金实施了砂型和石膏型铸造电变质处理实验,研究电脉冲特性参数对合金的凝固组织以及机械性能的影响.实验结果表明,在满足冲击电脉冲总的作用次数的前提下,高强度电脉冲能够较明显地改善铸件的表面质量,减少铸造缺陷,细化晶粒组织,平均晶粒尺寸可以细化到微米级;显著改善铸件的机械性能,使其延伸率、强度分别提高了50％、21.5％,因此采用优化的电变质处理工艺参数,完全可以达到传统钠盐变质剂所起到的效果.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1 引言

1.2 脉冲电源的种类以及研究现状

1.2.1节能型无限流电阻脉冲电源

1.2.2电火花精微加工脉冲电源

1.2.3智能化脉冲电源

1.2.4无电解的脉冲电源

1.2.5其它新型的脉冲电源

1.3 电脉冲在金属材料制造成形中的应用现状

1.3.1脉冲电铸

1.3.2脉冲电镀

1.3.3脉冲阳极氧化

1.3.4超声波处理

1.4 脉冲电磁铸造成形

1.4.1 脉冲电流对金属凝固的作用

1.4.2脉冲磁场对金属凝固过程的作用

1.5 本论文的研究内容及意义

第二章XJDMC-1型电脉冲发生装置的设计及其工作原理

2.1 高功率脉冲电源的设计基础

2.2 XJDMC-1型电脉冲发生装置的设计

2.3 XJDMC-1型电脉冲发生装置工作原理

2.3.1电容器组放电技术

2.3.2其它相关技术

2.3.3 XJDMC-1型电脉冲发生装置电容器组的充、放电模拟

2.3.4 XJDMC-1型电脉冲发生装置主要器件的选择

2.4 本章小结

第三章XJDMC-1型电脉冲发生装置控制部分及其软件设计

3.1 完全硬件控制

3.1.1控制电路设计原理

3.1.2控制电路设计方案

3.2 单片机控制

3.2.1控制电路的原理

3.2.2控制电路设计方案

3.2.3控制软件的设计

3.3 本章小结

第四章铝合金铸件的电变质处理及其成形质量分析

4.1 Al-4wt％Cu砂型铸造电变质成形

4.1.1实验过程

4.1.2实验结果

4.1.3实验结果分析

4.2 Al-4wt％Cu合金石膏型铸造电变质成形

4.2.1实验过程

4.2.2实验结果及其分析

4.3 ZL102砂型和石膏型铸造电变质成形

4.3.1实验过程

4.3.2实验结果及其分析

4.4 ZL102砂型铸造实验凝固过程中实测温度场情况

4.5本章小结

第五章 结 论

参考文献

附 录

致谢

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