7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺研究

发布时间：2017-09-28 09:32

  本文关键词：7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺研究

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【摘要】：7075超高强变形铝合金强度和性能接近钢铁,被认为是实现以铝代钢的重要材料之一。增加铝合金的应用有利于汽车轻量化的发展,因此开展高强铝合金制备汽车零部件的工艺研究有重要意义。但是7075铝合金作为变形铝合金,凝固过程中极易产生组织与成分不均匀等问题,采用普通铸造方法很难直接铸造成型完好的铸件,特别是压铸成型,因熔炼和压铸工艺参数选择不当很容易造成缩孔缩松、气孔、夹杂等冶金缺陷。以上问题都限制了7075铝合金在汽车零部件上的工程化应用,为此本文开展了7075铝合金螺旋电磁搅拌流变压铸工艺的研究。开展7075铝合金熔体旋转喷吹除气净化处理工艺研究。考察了工艺参数中的转子转速、除气时间、静置时间、除气温度4种因素对除气效果的影响。结果表明:旋转喷吹法能高效地去除铝合金中的氢;增加转子转速能提高除气效果;熔体含氢量随除气时间的增加而减少,但是时间增加到一定值,含氢量变化不明显;除气后熔体含氢量随着静置时间增加而增加,但是含氢量增加较少并维持低含量;含氢量随熔体温度升高而显著增加。优化后的工艺为:转子转速300r/min,除气时间14min,静置时间7min,除气温度750℃。研究了螺旋电磁搅拌技术对7075铝合金凝固的影响,并与普通电磁搅拌和普通铸造方法比较,结果表明:施加螺旋电磁搅拌的铸件微观组织细小均匀,晶粒尺寸为76μm,主要由等轴晶组成,成分偏析小。施加普通电磁搅拌和未施加电磁搅拌的铸件微观组织粗大不均匀,晶粒尺寸为97μm和118μm,树枝状晶多,未施加电磁搅拌的铸件成分偏析更严重。采用了Magmasoft软件对7075铝合金汽车连杆铸件的充型和凝固过程进行模拟优化,结果表明:模拟仿真技术能够很好地反映7075合金充型和凝固过程并且预测缺陷的形成;在不同压铸参数条件下分析比较铸件,选择了浇注温度640℃、压射速度3m/s、模具温度150℃时可以获得成型完好的铸件。将7075铝合金螺旋电磁搅拌制浆与压铸成型的工艺对接,用模拟优化的参数开展了7075铝合金连杆件流变压铸实验研究,并与普通压铸工艺试验进行了对比。研究结果表明:流变压铸件显微组织细小均匀,平均晶粒尺寸为34μm;普通压铸件显微组织粗大不均匀,平均晶粒尺寸为59μm;与普通压铸件相比,流变压铸件合金元素(Zn、Mg、Cu)的成分偏析小,布氏硬度提高19HB。7075铝合金流变压铸件的抗拉强度为507MPa;屈服强度为464MPa;延伸率为4.5%。7075铝合金普通压铸件抗拉强度为444MPa,屈服强度为420MPa,延伸率为2.5%
【关键词】：7075铝合金 旋转喷吹除气 螺旋电磁搅拌 数值模拟 流变压铸
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.1.1 汽车的轻量化发展12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 高强铝合金的发展研究现状13-15
• 1.2.1 7xxx铝合金的发展及应用13-14
• 1.2.2 7xxx铝合金的制备成型14-15
• 1.3 高强铝合金熔体处理技术15-20
• 1.3.1 铝合金熔体除气工艺15-16
• 1.3.2 铝合金熔体处理技术研究16-20
• 1.4 铝合金压铸技术研究20-24
• 1.4.1 铝合金流变压铸技术20-22
• 1.4.2 铝合金压铸数值模拟技术22-24
• 1.5 研究目的及内容24-26
• 1.5.1 研究目的24
• 1.5.2 研究内容24
• 1.5.3 技术路线24-26
• 2 研究方法26-32
• 2.1 研究材料26
• 2.2 实验装置26-28
• 2.2.1 旋转喷吹除气装置26
• 2.2.2 氢气测量装置26-27
• 2.2.3 电磁搅拌装置27
• 2.2.4 流变压铸设备27-28
• 2.3 分析检测方法28-30
• 2.3.1 金相组织分析28
• 2.3.2 合金成分测量28-29
• 2.3.3 力学性能测试29-30
• 2.4 模拟方法30-32
• 3 7075铝合金熔体净化工艺研究32-39
• 3.1 实验方法32-33
• 3.2 结果与讨论33-38
• 3.3 本章小结38-39
• 4 螺旋电磁搅拌工艺研究39-44
• 4.1 实验方法39-40
• 4.2 结果与讨论40-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 流变压铸数值模拟技术44-53
• 5.1 压铸参数选择和分析44-45
• 5.1.1 浇注温度44
• 5.1.2 模具温度44
• 5.1.3 压射速度44-45
• 5.2 模拟计算的设定45-46
• 5.3 结果与讨论46-52
• 5.3.1 浇注温度对铸件孔隙率的分析46-47
• 5.3.2 压射速度对铸件填充和卷气的分析47-49
• 5.3.3 模具温度对铸件温度梯度和热节分析49-52
• 5.4 本章小结52-53
• 6 7075铝合金流变压铸工艺研究53-60
• 6.1 流变压铸实验方案53
• 6.2 实验方法53-54
• 6.3 结果与讨论54-59
• 6.3.1 压铸件的宏观和微观组织分析54-57
• 6.3.2 压铸件的力学性能分析57-59
• 6.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-69
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果69-70
• 致谢70

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