凝固压差和压力对真空差压铸造ZL114A合金微观组织和高温蠕变性能的影响

发布时间：2020-07-30 01:48

【摘要】：随着航空航天等军用产品高温性能的要求逐渐提高,产品高温性能对铸件的基体结构、组织和力学性能等方面提出更高的要求,但是Al-Si合金粗大的针状共晶组织和树枝晶影响铸件组织及高温蠕变性能,真空差压铸造促进金属液凝固补缩,可以改善铸件组织,获得蠕变性能优良的铝合金产品,凝固压差和凝固压力影响金属液的凝固补缩能力。因此,本文研究凝固压差和凝固压力对真空差压铸造铝合金微观组织和高温蠕变性能的影响。本文以ZL114A合金为研究对象,研究凝固压差和凝固压力对铸件的致密度、组织及高温蠕变性能的影响规律。结果表明,凝固压差和凝固压力对试样高温蠕变性能影响显著,随着凝固压差和凝固压力的增加,铸件高温蠕变性能提高,当凝固压差为30kPa、凝固压力为250kPa和300kPa时,试样在30h左右发生断裂,不存在蠕变第Ⅱ阶段;当凝固压差为90kPa、凝固压力为350kPa时,试样在100h未发生断裂,蠕变第Ⅱ阶段的稳态变形速率随着蠕变应力的增加而增大,试样蠕变速率e的对数与蠕变应力s的对数呈线性关系,同时建立真空差压铸造ZL114A合金蠕变速率e与蠕变应力s的关系方程:lg ε=1.833lgσ-6.979经蠕变试验后,试样的微观组织细化,共晶硅的偏析得到改善,随着共晶硅尺寸的减小,试样的高温蠕变性能提高;当凝固压差和凝固压力提高时,铸件的致密度增大,凝固压差对金属液凝固补缩作用效果比凝固压力大。本文研究获得凝固压差和凝固压力对真空差压铸造铝合金微观组织和高温蠕变性能的影响规律,为真空差压铸造工艺参数的研究提供新的思路,为生产高温性能优良的零件提供理论基础和技术支持。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ04;V252
【图文】：

曲线,蠕变变形,曲线

p1图1-1 蠕变变形曲线Coffin[40]于1969年根据塑性应变和应力之间的关系式提出一个新的表达关系式：（1-4）其中P 为塑性应变范围，其余参数是与材料、时间、温度等相关的系数。简易性是该模型最大的优点。对于给定材料和已知其温度这个参数，只需测试少数的试件就能得知全部参数。Ostergren[41]认为净拉伸滞后能是导致材料损伤的主要原因，并对频率修正模型进行了修正，其修正的方法主要是净拉伸滞后能应变能来衡量损伤的方法，从而建立应变能损伤模型： minN C max（1-5）其中max 为循环最大拉应力，in 为非弹性应变范围，其余系数为常数。1.3.2 铝合金蠕变性能研究概况Kaibyshev[42]等在 250℃～500℃高温条件下对2219铝合金的变形行为进行了研究，在研究中发现温度影响表观应力指数和表观激活能。2219铝合金在高温条件下有一个蠕变起始应力

二元相图,二元相图,合金

图2-1Al-Si合金二元相图可见，合金在室温下只形成相和相，它们分别是铝基，室温时溶解度仅为0.05%Si。过程中，其它材料如表2-2所示：表2-2 其他材料材料名称数量备注精炼剂若干 C2Cl6变质剂若干钠盐涂料若干氧化锌、水玻璃石棉垫若干密封、隔热

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昌航空大学硕士学位论文第 2 章实验内容与实验方法11图2-3 真空差压铸造工艺路线如图2-3所示，一般通过控制气动薄膜开关阀和气动薄膜调节阀来改变真空差压铸造加过程中的压力值，充型阶段是建立压差的过程，保压阶段和卸压阶段是压差不变化的阶段。充型阶段：上下罐的压差是根据铸件的大小、形状及厚度等实时情况建立的，选择合适的压差才能获得合适的充型速度，进而能使充型具有平稳性；保压阶段：保持充型过程的压差，上下罐的压力根据实验设定的凝固压力同时提高，从而达到我们所需要的压力，保证铸件在较高凝固压力的环境下结晶凝固，实现金属液凝固补缩的效果；卸压阶段：打开卸压阀，使上下罐与大气连通，上下罐之间的压差消失。（2）其它相关设备及其型号如下表 2-3 所示：表 2-3 实

【参考文献】