微量稀土细化半固态A356铝合金凝固组织的技术与应用研究

发布时间：2017-06-04 19:19

  本文关键词：微量稀土细化半固态A356铝合金凝固组织的技术与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对我国稀土现状的清醒认识,对稀土本质认识的逐渐深化,国内外在变质工艺水平的明显提高,稀土变质剂的最佳加入量已逐渐向 微量化‖方向发展。本文以半固态加工中应用广泛的亚共晶铝硅合金A356为研究对象,通过分别添加单一或是多元的稀土细化剂,找到最佳的稀土细化剂添加量,并揭示铝-稀土共晶反应对半固态铝硅合金凝固组织的细化行为及变化规律。在此基础上,再辅以低过热度浇注、电磁搅拌等技术,通过调节制浆工艺条件,在保证良好的合金组织与性能下,降低稀土的加入量,以达到稀土 微量化‖的目的,并确定出该工艺中最合适的半固态浆料绿色制备工艺参数,以形成高效、经济的半固态浆料绿色制备技术。本文选用了稀土La对液态A356铝合金进行了细化处理,并在电磁搅拌技术下制备了半固态A356-La铝合金浆料,研究了稀土La对半固态A356铝合金初生相形貌的影响,并用分形维数对其初生相形貌进行了表征。结果表明,添加适量的稀土La可有效的改善半固态A356铝合金初生相的形貌,本实验中最佳稀土添加量为0.4 wt.%。同时,经过电磁搅拌的半固态A356铝合金初生相形貌均比不搅拌的更佳。此外,实际的合金凝固组织具有分形特征,应用分形几何的原理来描述和分析半固态铝合金中初生相的形貌变化规律甚至初生相形成机理是完全可能的。且不同工艺参数下所获得的半固态铝合金初生相形貌具有不同的分形维数,随着半固态初生相由树枝状向颗粒状或球状变化,其分形维数逐渐变小。在此基础上,利用不同浇注温度、电磁搅拌技术制备了A356铝合金半固态浆料,研究了微量稀土下浇注温度、电磁搅拌频率和时间对半固态A356铝合金初生相形貌及力学性能的影响。结果表明:通过优化半固态制浆工艺条件减少稀土的加入量是可行的,实验表明稀土微量化的合适工艺方案是:浇注温度为630℃,电磁搅拌频率为30Hz,搅拌时间为8s。此时,加入量为0.3%的稀土La细化效果和常规加入量为0.4%La的低过热度浇注的相当,其力学性能也基本相同。在上述最佳稀土微量化工艺方案下,本文选用了Al-Ce、Al-Y中间合金及不同比例的含有La、Ce和Y的混合稀土对液态A356铝合金进行了细化处理,研究了最佳稀土微量化工艺方案下不同微量稀土对半固态A356铝合金初生相形貌的影响。结果表明:在最佳稀土微量化工艺方案下,本实验范围内最佳稀土Ce、Y的添加量分别为0.4 wt.%和0.5 wt.%。混合稀土的最佳加入量则为:0.2%La+0.3%Ce+0.4%Y,此时,该初生α相的平均等积圆直径和平均形状因子分别为81.10μm和0.78。通过半固态铝合金制浆工艺条件的优化与多元稀土细化工艺的处理,可进一步的减少稀土的加入量。
【关键词】：A356铝合金 稀土 稀土微量化 分形 电磁搅拌 浇注温度
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG292
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 稀土资源的概述与应用现状9-11
• 1.1.1 稀土资源的概述9-10
• 1.1.2 稀土在铝合金、半固态合金组织细化的理论、技术及应用情况10-11
• 1.2 半固态加工技术概述与研究现状11-14
• 1.2.1 半固态加工技术概述11-12
• 1.2.2 国内外半固态加工技术的应用现状12-14
• 1.3 分形理论在金属材料学中的研究与应用14-16
• 1.3.1 分形理论概述14
• 1.3.2 分形维数的测定与计算14-15
• 1.3.3 分形维数在金属材料研究中的应用现状15-16
• 1.4 研究内容16-18
• 第二章 实验材料、研究方案及实验设备18-24
• 2.1 实验材料18-19
• 2.1.1 合金的选择18
• 2.1.2 稀土细化剂的选择18-19
• 2.2 实验设备19-20
• 2.3 研究方案设计20-23
• 2.3.1 电磁场作用下稀土La对半固态A356合金初生相形貌及分形维数的影响20-21
• 2.3.2 电磁搅拌与浇注温度对半固态A356合金中微量稀土细化初生相的研究21-22
• 2.3.3 优化工艺下不同微量稀土细化A356合金初生相的研究22-23
• 2.4 试样分析及处理23-24
• 第三章 电磁场作用下稀土La对半固态A356合金初生相形貌及分形维数的影响24-36
• 3.1 引言24-25
• 3.2 实验结果与分析25-34
• 3.2.1 实验结果25-30
• 3.2.2 结果分析30-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第四章 电磁搅拌与浇注温度对半固态A356合金中微量稀土细化初生相的研究36-46
• 4.1 引言36-37
• 4.2 电磁搅拌对半固态A356合金中稀土微量化的作用37-41
• 4.2.1 实验结果37-39
• 4.2.2 结果分析39-41
• 4.3 浇注温度对半固态A356合金中稀土微量化的作用41-44
• 4.3.1 实验结果41-43
• 4.3.2 力学性能43
• 4.3.3 结果分析43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 优化工艺下不同微量稀土细化A356合金初生相的研究46-61
• 5.1 优化工艺下单一稀土细化A356合金初生相的研究46-52
• 5.1.1 实验结果46-49
• 5.1.2 稀土细化A356铝合金机制的研究49-52
• 5.2 优化工艺下混合微量稀土细化A356铝合金初生相的研究52-60
• 5.2.1 引言52
• 5.2.2 实验工艺及过程52-53
• 5.2.3 实验结果53-56
• 5.2.4 结果分析56-59
• 5.2.5 最优方案的验证59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 结论61-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间的研究成果70-71

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本文编号：421912