Al-10Si-0.3Mg压铸薄壁试样微观组织和缺陷表征及其对塑性的影响
发布时间：2020-12-28 12:46
压铸技术由于其生产效率高,铸件精度高、性能好,制造工艺简单等优点,是应用极为广泛的一种铸造工艺。压铸Ai-Si合金凭借其出色的流动性和充型能力,良好的抗腐蚀,较高的强度和尺寸精度,在车用结构件中,特别是形状复杂的大型薄壁件中有着广泛地应用前景。然而,随着汽车工业的发展,对合金的力学性能尤其是塑性有着越来越高的要求。对于压铸工艺,由于其充型速度快,容易导致卷气,形成气孔,即使采用真空压铸技术,也很难避免在合金中形成孔洞缺陷,而这些孔洞会对材料的塑性有着显著影响。对于如何对孔洞进行三维表征以及这些孔洞会如何影响合金的塑性和变形行为是当前该领域的研究热点和难点之一,本文以Al-10Si-0.3Mg压铸薄壁合金为研究对象,进行了微观组织和孔洞缺陷的表征,分析其对塑性和变形行为的影响规律。对该合金在热处理前后进行了微观组织表征,并进行了硬度测试和拉伸实验,分析热处理对其力学性能的影响。再使用X射线计算机断层扫描（Computed Tomography,CT）技术对铸件中孔洞的形貌和特征进行定量分析,并且结合数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）技术和拉伸实验,...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CWF通用型马弗炉Fig.2.1CWMMufflefurnace
歉?軽射线穿过被检测物时，不同密度的原子对X射线的衰减程度不同，根据探测器接收到的射线的能量高低，再根据一定的算法将被检测物的断层经过断层扫描，将扫描后的结果进行重构，重构出试样内部孔洞的三维图像[57-59]。工业CT技术可以在不损伤试样的前提下，获取材料内部的孔洞参数特征，通过三维重构之后，既可以准确测量缺陷的三维尺寸，还可以精确定位缺陷的位置坐标，被誉为目前最佳的无损检测技术[60]。本次CT检测是为了对拉伸样的标距段进行缺陷表征，将热处理之后的合金板材线切割拉伸样，拉伸样的尺寸示意图如图2.2所示。在拉伸样的标距段两端贴上胶布做上标记，以便于能在CT结果中将缺陷的坐标准确地与样品对应。本次试验的样品送至上海英华检测公司，在GEv|tome|xs240&180设备上进行，对样品标距段进行扫描，CT扫描所用电压为160kV，电流为0.13mA，分辨率为25μm，所得的CT数据通过VGstudio软件进行后处理。图2.2拉伸样尺寸示意图Fig.2.2Dimensionsoftestspecimens
2实验材料与方法132.4力学性能测试2.4.1截面硬度测试本次硬度测试采用维式硬度的方法来测量试样表面的硬度，维氏硬度计算其硬度值的原理是根据压痕表面积上所承受的压力来定义其硬度值。维氏硬度计压头形状为相对面角为136o的正四棱锥体，将压头以一定的负荷压入被检测物的表面并保持一定的时间，卸载之后将在样品表面留下特定的方形压痕，如图2.3所示。测量压痕两条对角线的长度，并根据所使用的压力，则可以计算出维氏硬度值，其计算公式为：硬度值：HV=0.102=0.18912(2.1)图2.3维氏硬度实验原理图：（a）维氏硬度压头，（b）维氏硬度压痕Fig.2.3TheVickershardnessmeasurementdiagram.(a)indenter,(b)Vickershardnessindentation本次硬度检测的试样制备过程与金相观察实验的打磨抛光过程类似，将试样先后用400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#、3000#以及4000#的砂纸进行打磨光滑，再使用1μm和0.5μm的氧化铝悬浮液作为抛光剂进行机械抛光，抛光至试样表面光滑无划痕。试验在重庆理化计量研究院进行，分别对拉伸前后的铸态、固溶态和时效态试样，一共6个样品进行硬度检测。为了测量样品厚度方向上的侧面的硬度分布图，因此针对每个样品（其厚度为2.5mm），在厚度方向上距离表层100μm处开始打点，每隔150μm打一个点，厚度方向上打15个点为一组，横向每距离300μm打一组点，一共打20组，可得到宽度为6mm范围内的样品一整段的硬度数据。2.4.2DIC与拉伸实验数字图像相关（DigitalImageCorrelation,DIC）技术，是一种非接触式现代光学测量实验技术。通过预先在试样表面赋予无规律的斑点，再根据CCD相机成像，记录每个斑点的坐标信息，在变形过程中相机跟踪被测物体表面的散斑位置的变化，来获取相应位置在变形过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型航天用铝镁和铝锌镁合金材料概述[J]. 朱资鉴. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[2]单晶γ-TiAl中孔洞位置对裂纹扩展影响的分子动力学模拟[J]. 罗德春,芮执元,曹卉,陈文科,剡昌锋. 功能材料. 2016(06)
[3]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[4]铁、镁含量及热处理对压铸铝硅合金组织和拉伸性能的影响[J]. 王慧芳,龙思远,吴星宇,雷宇涵,黎远松. 机械工程材料. 2016(02)
[5]Correlation between Porosity and Fracture Mechanism in High Pressure Die Casting of AM60B Alloy[J]. X.Li,S.M.Xiong,Z.Guo. Journal of Materials Science & Technology. 2016(01)
[6]浅谈数字图像相关方法及其在材料力学性能测试中的应用[J]. 乔建光. 科技致富向导. 2013(30)
[7]电子背散射衍射试样的制备技术[J]. 王疆,岳俊伟,郦剑,王幼文. 热处理. 2013(04)
[8]压铸产业发展战略研究[J]. 邹剑佳. 特种铸造及有色合金. 2012(12)
[9]MFT高压压铸工艺及压铸铝合金Aural-2[J]. 王祝堂. 轻合金加工技术. 2011(02)
[10]铝合金压力铸造技术的现状与展望[J]. 张洪信,姜勇,张铁柱,张纪鹏. 铸造. 2007(12)
博士论文
[1]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
[2]高强度铸造A1-Si-Cu-Mg合金固态相变研究[D]. 李润霞.沈阳工业大学 2004
本文编号：2943778
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CWF通用型马弗炉Fig.2.1CWMMufflefurnace
歉?軽射线穿过被检测物时，不同密度的原子对X射线的衰减程度不同，根据探测器接收到的射线的能量高低，再根据一定的算法将被检测物的断层经过断层扫描，将扫描后的结果进行重构，重构出试样内部孔洞的三维图像[57-59]。工业CT技术可以在不损伤试样的前提下，获取材料内部的孔洞参数特征，通过三维重构之后，既可以准确测量缺陷的三维尺寸，还可以精确定位缺陷的位置坐标，被誉为目前最佳的无损检测技术[60]。本次CT检测是为了对拉伸样的标距段进行缺陷表征，将热处理之后的合金板材线切割拉伸样，拉伸样的尺寸示意图如图2.2所示。在拉伸样的标距段两端贴上胶布做上标记，以便于能在CT结果中将缺陷的坐标准确地与样品对应。本次试验的样品送至上海英华检测公司，在GEv|tome|xs240&180设备上进行，对样品标距段进行扫描，CT扫描所用电压为160kV，电流为0.13mA，分辨率为25μm，所得的CT数据通过VGstudio软件进行后处理。图2.2拉伸样尺寸示意图Fig.2.2Dimensionsoftestspecimens
2实验材料与方法132.4力学性能测试2.4.1截面硬度测试本次硬度测试采用维式硬度的方法来测量试样表面的硬度，维氏硬度计算其硬度值的原理是根据压痕表面积上所承受的压力来定义其硬度值。维氏硬度计压头形状为相对面角为136o的正四棱锥体，将压头以一定的负荷压入被检测物的表面并保持一定的时间，卸载之后将在样品表面留下特定的方形压痕，如图2.3所示。测量压痕两条对角线的长度，并根据所使用的压力，则可以计算出维氏硬度值，其计算公式为：硬度值：HV=0.102=0.18912(2.1)图2.3维氏硬度实验原理图：（a）维氏硬度压头，（b）维氏硬度压痕Fig.2.3TheVickershardnessmeasurementdiagram.(a)indenter,(b)Vickershardnessindentation本次硬度检测的试样制备过程与金相观察实验的打磨抛光过程类似，将试样先后用400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#、3000#以及4000#的砂纸进行打磨光滑，再使用1μm和0.5μm的氧化铝悬浮液作为抛光剂进行机械抛光，抛光至试样表面光滑无划痕。试验在重庆理化计量研究院进行，分别对拉伸前后的铸态、固溶态和时效态试样，一共6个样品进行硬度检测。为了测量样品厚度方向上的侧面的硬度分布图，因此针对每个样品（其厚度为2.5mm），在厚度方向上距离表层100μm处开始打点，每隔150μm打一个点，厚度方向上打15个点为一组，横向每距离300μm打一组点，一共打20组，可得到宽度为6mm范围内的样品一整段的硬度数据。2.4.2DIC与拉伸实验数字图像相关（DigitalImageCorrelation,DIC）技术，是一种非接触式现代光学测量实验技术。通过预先在试样表面赋予无规律的斑点，再根据CCD相机成像，记录每个斑点的坐标信息，在变形过程中相机跟踪被测物体表面的散斑位置的变化，来获取相应位置在变形过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型航天用铝镁和铝锌镁合金材料概述[J]. 朱资鉴. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[2]单晶γ-TiAl中孔洞位置对裂纹扩展影响的分子动力学模拟[J]. 罗德春,芮执元,曹卉,陈文科,剡昌锋. 功能材料. 2016(06)
[3]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[4]铁、镁含量及热处理对压铸铝硅合金组织和拉伸性能的影响[J]. 王慧芳,龙思远,吴星宇,雷宇涵,黎远松. 机械工程材料. 2016(02)
[5]Correlation between Porosity and Fracture Mechanism in High Pressure Die Casting of AM60B Alloy[J]. X.Li,S.M.Xiong,Z.Guo. Journal of Materials Science & Technology. 2016(01)
[6]浅谈数字图像相关方法及其在材料力学性能测试中的应用[J]. 乔建光. 科技致富向导. 2013(30)
[7]电子背散射衍射试样的制备技术[J]. 王疆,岳俊伟,郦剑,王幼文. 热处理. 2013(04)
[8]压铸产业发展战略研究[J]. 邹剑佳. 特种铸造及有色合金. 2012(12)
[9]MFT高压压铸工艺及压铸铝合金Aural-2[J]. 王祝堂. 轻合金加工技术. 2011(02)
[10]铝合金压力铸造技术的现状与展望[J]. 张洪信,姜勇,张铁柱,张纪鹏. 铸造. 2007(12)
博士论文
[1]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
[2]高强度铸造A1-Si-Cu-Mg合金固态相变研究[D]. 李润霞.沈阳工业大学 2004
本文编号：2943778
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