高硅铝合金半固态浆料表观粘度研究

发布时间：2019-08-20 08:43

【摘要】：高硅铝合金具有较低的热膨胀系数、良好的耐磨性、耐热性等特点,成为替代汽车发动机中铸铁、铸钢质活塞、缸套的理想材料。该合金的常规铸造组织中初生相以粗大的板块状或针状形式存在,严重影响了合金的力学性能,限制了其工业应用。为改善这一现象,本研究前期采用半固态浆料制备技术处理该体系合金熔体,获得初生相细小且均匀分布的合金半固态浆料。进而针对高质量的合金半固态浆料进行挤压铸造,成形管类零件,研究发现初生相沿管壁径向由外而内呈梯度递增趋势分布。同时,研究人员发现通过离心铸造工艺可获得与之类似的梯度分布组织,离心铸造技术获得的梯度组织是由于物相密度差异导致所受离心力不同而产生,而半固态挤压铸造获得的梯度组织是由于半固态浆料充型过程中特有的流变特性,导致固液两相充型过程中响应程度不同而造成。表观粘度是揭示金属半固态成形过程中流体力学和动力学作用机理的一个非常重要的流变参数,因此,本文围绕高硅铝合金熔体表观粘度开展研究。本文采用转棒诱导形核法制备高硅铝合金半固态浆料,针对合金半固态浆料表观粘度测量设计并制造了高温旋转流变仪,测量并分析了合金未经半固态制浆技术处理,连续冷却条件下的表观粘度变化,以及等温条件下剪切速率对合金半固态浆料表观粘度的影响。研究结果表明,转棒诱导形核法对Al-25Si-2Fe合金中初生硅和富铁相有明显的细化效果。随着转棒转速的增加,合金浆料中初生相的细化效果和分布均匀性呈现先强化后弱化的趋势。当浇注温度为780℃,转棒转速为600 r/min时,可获得尺寸为40～50μm的初生相,其分布较为均匀。本文针对Al-25Si、Al-25Si-2Fe、Al-25Si-2Fe-2Mn三种高硅铝合金开展表观粘度的研究。研究未经半固态制浆技术处理的合金熔体在连续冷却条件下表观粘度的变化,研究结果表明,在自然冷却情况下,随着熔体温度降低,其表观粘度不断增大,Al-25Si-2Fe-2Mn合金熔体表观粘度增加幅值最大,Al-25Si合金熔体表观粘度增加幅值最小。同种合金熔体对比,熔体表观粘度在随炉冷却条件下增速最慢,风冷情况下增速最快。同时,研究了 720℃时三种合金半固态浆料在100～500 r/min五种不同剪切速率条件下表观粘度的变化情况。研究表明,同种合金对比,随着剪切速率的提升,半固态浆料表观粘度下降,出现剪切变稀现象。Al-25Si合金半固态浆料表观粘度从0.439 Pa·s降低到0.277 Pa-s,Al-25Si-2Fe合金半固态浆料的表观粘度从0.508 Pa·s降低到0.305 Pa·s,Al-25Si-2Fe-2Mn合金半固态浆料表观粘度从0.608Pa·s降低到0.317Pa·s。在相同剪切速率条件下,Al-25Si-2Fe-2Mn合金半固态浆料表观粘度最高。
【图文】：

１．３．１．１牛顿流体逡逑牛顿流体是指在一定温度下和较宽的剪切速率范围内，粘度值保持恒定的流逡逑体。牛顿流体的流动曲线如图１．７中Ａ线所示，流动曲线为经过原点的一条直线。逡逑在牛顿流体中，剪切应力与剪切速率成线性关系，关系式（１．１）为：逡逑ｒ邋＝邋ｔ］ｙ逦（１．１）逡逑式中，Ｔ！为粘度或粘性系数，粘度数值上等于单位速率梯度下流体所受的剪逡逑应力。典型的牛顿流体有：水、甘油、空气等。在恒定温度和压力下，，牛顿流体逡逑的流变行为具有如下特征［４４］：逡逑（１）

图１．８同轴双筒式粘度计逦图１．９平行板式粘度计逡逑（３）锥板式流变仪逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG292

【参考文献】

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1 李永坤;李璐;周荣锋;王修昌;蒋业华;卢德宏;周荣;;转棒诱导形核法制备Al-23Si-4.4Fe-3Cu-1Mg合金半固态浆料[J];特种铸造及有色合金;2016年01期

2 A.Abedi;M.Shahmiri;B.Amir Esgandari;B.Nami;;Microstructural Evolution during Partial Remelting of Al—Si Alloys Containing Different Amounts of Magnesium[J];Journal of Materials Science & Technology;2013年10期

3 A.BLANCO;Z.AZPILGAIN;J.LOZ ARES;P.KAPRANOS;I.HURTADO;;Rheological characterization of A201 aluminum alloy[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年09期

4 孙廷富;郭珉;郭安振;米文宇;陈大辉;乔立;李岩;吕绯;彭建中;李进军;;高硅铝合金缸套研制[J];兵器材料科学与工程;2010年01期

5 陈冲;刘忠侠;任波;王明星;翁永刚;刘志勇;;Influences of complex modification of P and RE on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al-20Si alloy[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2007年02期

6 周志华;毛卫民;刘政;徐俊;石力开;;半固态AlSi4Mg2铝合金的稳态流变性能[J];材料研究学报;2006年01期

7 张艳菊;毛卫民;赵振铎;刘政;;半固态A356铝合金的稳态流变性能[J];金属学报;2006年02期

8 徐跃;康永林;王朝辉;杜海亮;;半固态AZ91D镁合金稳态与瞬态表观粘度的研究[J];铸造技术;2006年01期

9 赵品,逯允海;P+Sr+Ce复合变质对高硅耐热铝合金组织与性能的影响[J];中国稀土学报;2005年04期

10 周志华,毛卫民,刘政,徐俊,石力开;半固态AlSi6Mg2铝合金的稳态流变性能[J];金属学报;2005年07期

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3 姜华文;耐热低膨胀高硅铝合金的研究[D];华中科技大学;2009年

本文编号：2528505