ZA27包晶合金自孕育流变成形及凝固组织研究

发布时间：2017-08-03 09:11

  本文关键词：ZA27包晶合金自孕育流变成形及凝固组织研究

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【摘要】：ZA27合金作为传统的铸造合金,拥有优良的铸造性能和耐磨性能,因此的到国内外学者的广泛研究。虽然ZA27合金非常适合半固态加工,然而关于ZA27合金流变成形的研究还很少见。尤其是ZA27合金的二次凝固伴随有包晶反应,分析其二次凝固过程中的包晶反应对其它包晶合金的半固态加工有很重要的指导意义本文以ZA27包晶合金为研究对象,采用自孕育法制备ZA27包晶合金半固态浆料。研究自孕育法细化晶粒机理,通过控制等温保温时间和等温保温温度优化ZA27合金半固态浆料,并进行后续流变成形,分析其流变成形特性,得出以下结论:使用水淬法研究浆料在制备过程中的组织演变,发现随着保温时间的延长平均晶粒尺寸不断增大,形状因子先减小后增大,流变成形的最佳保温温度为470~480℃,保温时间为3min,初生晶粒平均晶粒尺寸为52.26~60.2μm。ZA27合金半固态浆料剩余液相的凝固形式有三种:在液相中直接形核并长大;剩余液相依附于初生α(Al)晶粒长大成树枝晶或者毛刺状;剩余液相直接依附于初生α(Al)晶粒生长且不形成凸起。ZA27合金半固态浆料在流变压铸过程中发生了液相偏析,在受力较大部位,二次颗粒长成“蠕虫状”。在流变成形过程中剩余液相在铸件不同部位凝固方式不同,均未出现粗大树枝晶。在冷却速率较小部位二次凝固方式主要为依附初生晶粒生长,共晶组织粗大且共晶组织中有包晶β相析出。在冷却速率较大部位主要为形核生长,二次晶粒数目多,共晶组织细小。二次晶粒既能够以富Zn的α(Al)相形核,也可以直接以β相形核生长。Cu富集在共晶η相中。对ZA27合金半固态浆料分别进行压力铸造、金属型铸造及砂型铸造,分析压力铸造、金属型铸造、砂型铸造凝固组织。发现不同成形条件下凝固组织明显不同,砂型铸造剩余液相主要是依附初生晶粒生长,包晶反应充分。金属型铸造剩余液相的凝固不仅依附初生晶粒,还有少量新的晶粒生成。压力铸造主要是形核凝固,剩余液相在高的冷却速率下瞬间形核且组织非常致密。
【关键词】：ZA27合金 半固态 自孕育法 流变成形 二次凝固 凝固组织
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG291
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 绪论14-21
• 1.1 Zn-Al合金14-15
• 1.1.1 Zn的特性14
• 1.1.2 Zn-Al系合金14
• 1.1.3 ZA27合金的优缺点14-15
• 1.2 包晶反应及研究现状15-17
• 1.3 半固态加工技术17
• 1.4 半固态浆料剩余液相二次凝固研究现状17-19
• 1.5 本文的研究意义及研究内容19-21
• 1.5.1 本文的研究意义和目的19
• 1.5.2 本文的主要研究内容19-21
• 第2章 实验过程及实验方案21-25
• 2.1 实验材料及主要设备21-22
• 2.1.1 实验材料21
• 2.1.2 实验设备21-22
• 2.2 实验方案22-23
• 2.3 实验过程23
• 2.3.1 实验前准备23
• 2.3.2 自孕育流变成形23
• 2.4 组织分析与评定23-25
• 2.4.1 组织分析23-24
• 2.4.2 组织评定24-25
• 第3章 自孕育法制备ZA27合金半固态浆料及凝固组织研究25-39
• 3.1 自孕育法制备ZA27合金半固态浆料25-29
• 3.1.1 熔体处理温度的选定25
• 3.1.2 不同熔体处理温度下ZA27合金半固态浆料水淬组织25-27
• 3.1.3 不同保温参数对ZA27合金半固态浆料水淬组织的影响27-29
• 3.2 不同冷却速率下ZA27合金半固态浆料初生晶粒的形貌29-32
• 3.2.1 ZA27合金半固态浆料 480℃保温 3min的初生晶粒形貌30-31
• 3.2.2 ZA27合金半固态浆料 480℃保温 5min的初生晶粒形貌31-32
• 3.2.3 ZA27合金半固态浆料 480℃保温 10min的初生晶粒形貌32
• 3.3 不同参数下ZA27合金半固态浆料剩余液相的凝固组织32-35
• 3.3.1 不同保温时间下ZA27合金浆料剩余液相的凝固组织32-34
• 3.3.2 不同冷却速率下ZA27合金浆料剩余液相的凝固组织34-35
• 3.4 分析与讨论35-37
• 3.4.1 晶核的形成35
• 3.4.2 组织形成机理35-36
• 3.4.3 剩余液相的凝固方式36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 自孕育流变压铸及二次凝固组织分析39-60
• 4.1 自孕育流变压铸参数39-40
• 4.2 ZA27合金自孕育流变压铸40-46
• 4.2.1 自孕育流变压铸成形过程40-41
• 4.2.2 自孕育流变压铸液相偏析41-44
• 4.2.3 自孕育流变压铸二次凝固组织44-45
• 4.2.4 自孕育流变压铸ZA27合金包晶反应45-46
• 4.3 不同保温温度对自孕育流变压铸凝固组织的影响46-54
• 4.3.1 不同保温温度对初生晶粒的影响46-52
• 4.3.2 不同保温温度对剩余液相凝固组织的影响52-54
• 4.4 不同保温时间对自孕育流变压铸凝固组织的影响54-55
• 4.5 分析与讨论55-59
• 4.5.1 ZA27合金半固态流变压铸过程中二次凝固行为55-56
• 4.5.2 ZA27合金半固态流变压铸过程中的包晶反应56-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第5章 不同成形方式下ZA27合金的凝固组织60-68
• 5.1 ZA27合金半固态浆料砂型铸造凝固组织60-62
• 5.1.1 不同保温温度对砂型铸造凝固组织影响60-61
• 5.1.2 不同保温时间对砂型铸造凝固组织影响61-62
• 5.2 ZA27合金半固态浆料金属型铸造凝固组织62-63
• 5.2.1 不同保温温度对金属型铸造凝固组织的影响62
• 5.2.2 不同保温时间对金属型铸造凝固组织的影响62-63
• 5.3 下不同成形方式对凝固组织的影响63-64
• 5.4 分析与讨论64-67
• 5.4.1 不同成形方式下的二次凝固行为64-65
• 5.4.2 不同成形方式下的包晶反应65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文77

【参考文献】

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本文编号：613558