上引式热型连铸记忆合金管接头研制

发布时间：2017-09-28 12:38

  本文关键词：上引式热型连铸记忆合金管接头研制

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【摘要】：为克服水平热型连铸制备管接头容易出现裂纹、拉漏和弯曲等不足,课题研究了上引热型连铸工艺。石墨坩埚连接水平管,铸型垂直安装在水平管上,合金液被引管向上拉出,定向凝固成铸管。冷却装置安装在铸型上方,使铸管冷却。为了防止冷却器中的水流入铸型,在冷却器底部安装了真空室。真空室和真空泵相连,真空室外部的空气将流入真空室和管的间隙中,使沿着管向下流的水吸入真空泵中。为了防止管因摆动而产生弯曲,在沿管方向安装了三个管支架。CuAlBe合金易在熔融状态下氧化。厚的氧化膜覆盖在合金液表面,会阻碍液位探测器与合金液的接触。此外,氧化物紧紧粘附在探测器上,当液位下降,探测器仍然能接触到合金液,直到液位进一步下降到一定距离才与合金液脱离接触。在上述情况下,探测器不能准确显示液位。本课题中,在合金液表面和探测器下方放置了一块薄的石墨片。探测器通过石墨片间接接触合金液,这样可以精确的测量液位的高度。上引热型连铸制备外径Φ10mm的CuAlBe合金管。连铸工艺参数包括：压头、冷却距离、连铸速度。研究结果表明：在压头为2mm、铸型温度为1050℃、冷却距离为5mm、连铸速度为40/min时,能连铸出笔直且表面质量完好的合金管。压头低会造成液体流动性差,导致管材局部缺失。压头过高,导致合金液漏出。短的冷却距离和低的连铸速度,导致管材局部产生裂纹。而长的冷却距离和高的连铸速度将导致拉漏。将CuAlBe合金管制备成管接头,然后对管接头进行性能检测。CuAlBe合金管被切割成15mm的段,然后加热到850℃,保温30min后水淬,以消除γ2相。将合金管接头内孔铰成约Φ7.5mm,然后将管接头在-30℃ (MS)、20℃ (MS～AS)、80℃ (Af)三种温度下分别扩径到φ8.04mm、φ8.26mm和Φ8.56mm。结果表明：在Ms温度,扩径率最大为11.3%,管接头回复率仍达92.75%。随着温度升高到Ms-A。和As,扩径率和回复率都逐渐降低。在Ms-As温度扩径最大扩径率为9.98%,回复率为91.8%。在As扩径,最大扩径率只有7.97%,回复率只有87.27%。随着扩径率的增加,As和Af温度明显升高,Ms变化不大,Mf则降低；在最大扩径率为11.3%时,最大相变滞后达74℃。对管材进行连接实验。在管接头内表面涂上一层薄薄的环氧树脂。将外径Φ8的两根铜管插入管接头两端,轻轻旋转管接头以保证环氧树脂均匀涂在铜管上。用热风机对管接头加热至200℃并保温1分钟,管接头回复包住铜管,完成连接。对连接后的管接头通入3.0MPa的氮气,浸入水中保压5min和液体压力6.3MPa,保压5min两部分测试。连接后的管接头均通过两项测试。
【关键词】：上引热型连铸 管接头 相变滞后 扩径率 马氏体
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG27
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 引言14-15
• 1.2 记忆合金管接头概述15-19
• 1.2.1 形状记忆效应15-16
• 1.2.2 形状记忆合金管接头原理16-18
• 1.2.3 用于管接头的记忆合金18-19
• 1.3 CuAlBe形状记忆合金研究现状19-20
• 1.4 选题的目的及研究内容20-21
• 第二章 上引式热型连铸的设备设计及连铸工艺21-42
• 2.1 热型连铸原理及铸件性能21-23
• 2.2 热型连铸的三种方式23-25
• 2.2.1 水平热型连铸装置23-24
• 2.2.2 下引热型连铸装置24
• 2.2.3 上引热型连铸装置24-25
• 2.3 水平热型连铸分析25-29
• 2.3.1 水平连铸管材产生裂纹25-27
• 2.3.2 水平连铸管材内外圆偏心27-28
• 2.3.3 水平连铸管材产生弯曲28-29
• 2.4 上引热型连铸设备29-36
• 2.4.1 上引热型连铸工艺设计方案29-30
• 2.4.2 管支架的结构设计30-31
• 2.4.3 冷却装置的结构设计31-32
• 2.4.4 液面控制机构的结构设计32-33
• 2.4.5 压头控制棒和探测棒的结构设计33-34
• 2.4.6 上引热型连铸铸型的设计34-35
• 2.4.7 水平及竖直石墨管的设计35-36
• 2.5 上引热型连铸工艺参数36-40
• 2.5.1 工艺参数对铸件的影响37-40
• 2.6 本章小结40-42
• 第三章 低温扩径工艺及性能42-53
• 3.1 引言42-44
• 3.2 试验方法44-47
• 3.2.1 管接头的预处理44
• 3.2.2 低温扩孔装置及刀具的设计44-47
• 3.3 扩径速度对扩径过程的影响47-48
• 3.3.1 扩径速度对扩径率的影响47-48
• 3.3.2 扩径速度对回复率的影响48
• 3.4 管接头的连接实验48-49
• 3.5 管接头扩裂断口的分析49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 扩径温度对管接头相变滞后和扩径率的影响53-66
• 4.1 引言53-56
• 4.2 低温扩径参数56-59
• 4.2.1 管接头扩径前DSC检测56-57
• 4.2.2 管接头扩径结果分析57-59
• 4.3 不同温度下扩径对合金管接头恢复性能的影响59-60
• 4.3.1 不同温度下扩径对回弹率的影响59
• 4.3.2 不同温度下扩径对回复率的影响59-60
• 4.4 扩径后管接头DSC检测及相变滞后的变化60-62
• 4.5 扩径和回复对金相组织的影响62-64
• 4.6 本章小结64-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的论文72-74
• 致谢74

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本文编号：935904