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高强韧铝合金轮毂液态模锻成形及热处理工艺研究

发布时间:2017-05-01 21:04

  本文关键词:高强韧铝合金轮毂液态模锻成形及热处理工艺研究,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:本论文研究对象为某特种轮毂,传统铝合金材料成形后制件的力学性能较差,存在缺陷较多,不能满足新式设备与装备的要求。液态模锻成形结合了锻造与铸造的工艺特点,是一种省力、材料利用率高、生产周期短的先进成形工艺。本论文将一种新型高强韧铝合金材料应用于液态模锻成形研究,可以充分发挥液态模锻技术优势与高强韧铝合金材料潜力,具有很重要的研究意义与广泛的应用前景。本论文对高强韧合金成分、组织及相关性能进行了系统地检测,并应用其物理参数建立模型,通过Pro Cast软件对轮毂制件凝固过程中温度场变化的模拟,初步确定零件各部位的先后凝固顺序,并预测缺陷产生的位置。本论文通过多组对比实验,研究了不同浇注温度、成形压力、保压时间对液态模锻成形零件组织与性能的影响,确定了制件液态模锻成形的最优工艺参数。研究表明:当浇注温度为725℃左右,保压时间为20s~30s,成形压力为30MPa时,制件组织均匀致密,力学性较好。针对零件成形特点与缺陷产生原因,本论文设计了具有复合加载功能的模具装置。实验表明,随着加载量的增加,轮毂零件直壁部分组织得到改善,当加载量控制在8mm左右时,制件各部位组织较均匀,力学性能达到较优水平。本论文对轮毂制件进行了不同固溶、时效参数的热处理实验研究,并通过金相、SEM、XRD、硬度与力学性能测试等检测手段,分析了不同热处理参数对制件组织与力学性能的影响,确定了液态模锻轮毂的最佳热处理工艺。实验表明固溶参数为535℃×15h,时效参数为175℃×12h时,制件性能达到最优,且制件表面并未出现热处理中容易出现的起泡现象。最优综合性能为:抗拉强度428MPa,延伸率为9%。本研究所制定的成形及热处理工艺,使制件性达到甚至超过预期水平,满足现实使用需求,具有较广的推广价值。
【关键词】:高强韧铝合金 液态模锻 轮毂 热处理 数值模拟
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG319;TG166.3
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第1章 绪论10-19
  • 1.1 引言10
  • 1.2 液态模锻成形技术及发展10-15
  • 1.2.1 液态模锻技术介绍10-12
  • 1.2.2 液态模锻技术的主要工艺参数12-14
  • 1.2.3 液态模锻技术的发展及现状14-15
  • 1.3 高强韧铝合研究概况15-17
  • 1.3.1 高强韧铝合金发展15-16
  • 1.3.2 高强韧铝合金热处理研究16-17
  • 1.4 课题来源、内容和意义17-19
  • 1.4.1 课题来源17
  • 1.4.2 主要研究内容17-18
  • 1.4.3 研究意义18-19
  • 第2章 材料性能测试与数值模拟19-30
  • 2.1 合金熔炼制备19-20
  • 2.1.1 实验设备与准备19
  • 2.1.2 合金熔炼过程19-20
  • 2.2 合金组织分析与性能检测20-23
  • 2.2.1 成分分析20-21
  • 2.2.2 DSC热分析21
  • 2.2.3 坯料铸态组织分析21-23
  • 2.3 数值模拟23-29
  • 2.3.1 前处理23-24
  • 2.3.2 模拟结果分析24-29
  • 2.4 本章小结29-30
  • 第3章 液态模锻成形工艺参数研究30-53
  • 3.1 实验内容与研究方法30-37
  • 3.1.1 实验设备30-31
  • 3.1.2 成形模具设计31-33
  • 3.1.3 成形工艺参数选择33-35
  • 3.1.4 成形过程35-36
  • 3.1.5 测试方法36-37
  • 3.2 制件不同部位组织性能分析37-40
  • 3.2.1 不同部位组织分析37-38
  • 3.2.2 不同部位性能分析38-40
  • 3.3 各工艺参数对制件组织性能的影响40-49
  • 3.3.1 浇注温度的影响40-42
  • 3.3.2 成形压力的影响42-45
  • 3.3.3 补缩量的影响45-47
  • 3.3.4 保压时间的影响47-49
  • 3.4 缺陷分析及最佳工艺参数确定49-52
  • 3.4.1 裂纹缺陷49-50
  • 3.4.2 疏松缺陷50-52
  • 3.5 本章小结52-53
  • 第4章 热处理对液态模锻制件组织性能的影响53-70
  • 4.1 实验内容与研究方法53-56
  • 4.1.1 实验准备53
  • 4.1.2 热处理方案及参数的选择53-56
  • 4.2 固溶处理对制件组织性能的影响56-63
  • 4.2.1 固溶温度的影响57-58
  • 4.2.2 固溶时间的影响58-60
  • 4.2.3 最佳固溶参数的选择60-63
  • 4.3 时效处理对制件组织性能的影响63-67
  • 4.3.1 时效温度的影响63-65
  • 4.3.2 时效时间的影响65-66
  • 4.3.3 最佳时效参数的选择66-67
  • 4.4 热处理工艺分析67-69
  • 4.5 本章小结69-70
  • 结论70-71
  • 参考文献71-76
  • 致谢76

【参考文献】

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本文编号:339623

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