半固态ZL101铝合金制备及挤压铸造工艺研究

发布时间：2017-04-12 08:09

  本文关键词：半固态ZL101铝合金制备及挤压铸造工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属半固态成形具有流程短、产品性能好等优点,有广阔的应用前景,但是,目前我国半固态成形技术处于起步阶段,半固态成形工艺尚未成熟,商业化应用较少。本文研究了蛇形通道工艺对半固态坯料组织演变规律的影响,探索触变成形工艺,为半固态ZL101铝合金成形技术的深入研究提供了依据。本文以浇注温度、蛇形弯道数量、模具温度、浇注速度作为半固态坯料制备工艺参数,系统研究了其对ZL101铝合金初生α-Al晶粒大小和形貌的影响。研究结果表明,浇注温度为650℃及以下时,可以获得初生α-Al晶粒形貌良好的坯料。随着弯道数量的增加,初生α-Al晶粒尺寸不断降低,形状因子不断提高。当浇注温度为630℃,弯道数量为5时,初生α-Al的晶粒尺寸为55μm,形状因子达到0.72。提高模具温度,降低浇注温度,同样可以获得性能优良的半固态坯料,同时,降低了工艺的控制难度,通道不易堵塞,提高了生产效率。浇注速度也会影响坯料质量,浇注速度较高,增加气体卷入的可能性,降低坯料的致密度;降低浇注速度,坯料与空气接触面积增加,使坯料氧化增多,浇注速度控制在0.5kg/s及以下。半固态坯料的制备是半固态成形的第一步,也是半固态成形的关键,坯料的质量关乎成形性,影响成形件的性能。触变成形工艺对成形件的组织与性能有很大影响,本文研究了挤压比压、模具温度、二次加热工艺对铸件组织与性能的影响。研究结果表明,采用电阻炉加热坯料,可以满足成形性,晶粒尺寸较大,不利于铸件强度的提高,二次加热适宜采用加热效率较高的高频炉等。模具温度和挤压比压对铸件的力学性能有较大影响,当挤压比压为200MPa、模具温度为200℃时,可以获得力学性能优良的铸件,铸件的抗拉强度和伸长率分别达到223MPa、7.8%。通过T6热处理,铸件的抗拉强度和伸长率显著提高,铸件的抗拉强度达到260MPa,伸长率达到11.2%。铸件的抗拉强度提高12%以上,伸长率提高了20%以上。
【关键词】：半固态成形 触变成形 ZL101 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 半固态金属成形技术11-12
• 1.1.1 半固态金属成形技术简介11
• 1.1.2 半固态金属成形技术的分类11-12
• 1.2 半固态金属的触变挤压铸造成形12-13
• 1.3 半固态金属浆料制备方法13-16
• 1.3.1 机械搅拌法13-14
• 1.3.2 电磁搅拌法14-15
• 1.3.3 化学晶粒细化法15
• 1.3.4 应变诱导熔体活化法15
• 1.3.5 液相线铸造法15-16
• 1.3.6 倾斜板浇注法16
• 1.4 半固态成形金属的形成机理16-18
• 1.5 半固态成形国内外研究现状18-19
• 1.6 本论文研究的意义和内容19-20
• 1.6.1 研究意义19
• 1.6.2 课题内容19-20
• 2 试验材料、设备及方法20-29
• 2.1 试验材料20-21
• 2.1.1 合金的选择20
• 2.1.2 精炼剂与变质剂20-21
• 2.1.3 涂料21
• 2.2 试验设备21
• 2.3 试验过程及方法21-24
• 2.3.1 熔化、精炼、变质21-22
• 2.3.2 半固态ZL101铝合金坯料的制备22-24
• 2.3.3 二次加热24
• 2.4 半固态ZL101铝合金触变挤压铸造24
• 2.5 热处理24-25
• 2.6 成分及微观组织分析25-28
• 2.6.1 光学显微组织观察（OM）25-26
• 2.6.2 扫描电子显微镜分析（SEM）26-27
• 2.6.3 差示扫描量热分析（DSC）27
• 2.6.4 成分分析27
• 2.6.5 力学性能试验27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 3 蛇形通道工艺对半固态ZL101铝合金组织的影响29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 试验方案及流程29-30
• 3.2.1 试验方案29-30
• 3.2.2 试验流程30
• 3.3 试验结果及分析30-40
• 3.3.1 浇注温度对半固态ZL101铝合金组织的影响32-34
• 3.3.2 弯道数量对半固态ZL101铝合金组织的影响34-37
• 3.3.3 蛇形通道模具温度对半固态ZL101铝合金组织的影响37
• 3.3.4 浇注速度对半固态ZL101铝合金组织的影响37-39
• 3.3.5 蛇形通道内不同位置的半固态ZL101铝合金组织39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 半固态挤压铸造组织与性能研究42-59
• 4.1 引言42
• 4.2 二次加热42-45
• 4.2.1 二次加热工艺的选定42
• 4.2.2 二次加热组织分析42-43
• 4.2.3 半固态坯料二次加热组织转变规律及机理43-45
• 4.3 半固态挤压铸造45-46
• 4.3.1 挤压比压的制定45-46
• 4.3.2 模具温度的制定46
• 4.3.3 试验方案及流程46
• 4.4 试验结果与分析46-54
• 4.4.1 成型件表面质量分析46-47
• 4.4.2 挤压比压对半固态挤压铸件组织的影响47-48
• 4.4.3 模具温度对半固态挤压铸件组织的影响48-50
• 4.4.4 挤压比压对铸件力学性能的影响50-52
• 4.4.5 模具温度对铸件力学性能的影响52-54
• 4.5 热处理对半固态挤压铸件组织与性能的研究54-57
• 4.5.1 热处理对半固态挤压铸件组织的影响54-55
• 4.5.2 热处理对半固态挤压力学性能的影响55-57
• 4.6 本章小结57-59
• 5 挤压铸造组织与性能研究59-66
• 5.1 引言59
• 5.2 试验方法59-60
• 5.2.1 金属熔体质量控制59
• 5.2.2 试验方案及流程59-60
• 5.3 试验结果及分析60-65
• 5.3.1 挤压比压对挤压铸件组织的影响60-62
• 5.3.2 挤压比压对挤压铸件力学性能的影响62
• 5.3.3 拉伸断口形貌分析62-64
• 5.3.4 液态成形件与半固态成形件力学性能对比64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果74-75
• 致谢75-76

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