挤压铸造ZA27锌合金组织和性能的研究

发布时间：2017-10-01 12:01

  本文关键词：挤压铸造ZA27锌合金组织和性能的研究

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【摘要】：挤压铸造又称液态模锻,是一种介于压力铸造与锻造的成形工艺,金属在压力下充型和凝固,并进行强制补缩,使得挤压铸造件具有晶粒细小、组织致密以及无缩孔缩松等特点,其力学性能可与锻造件相媲美。研究挤压铸造过程中铸件温度场分布对制定合理的工艺参数具有重要作用,而热处理对合金性能的进一步提升也具有非常重要的意义。设计了初始模具温度对挤压铸造ZA27锌合金蜗轮成形过程温度场分布影响的数值模拟方案,利用Deform有限元软件分别对不同初始模具温度下铸件、模具温度变化进行模拟,并结合实际生产过程中出现的问题,分析讨论了不同初始模具温度对ZA27蜗轮铸件成形过程的影响。结果表明,随初始模具温度的升高,铸件所需保压时间逐渐增加,而模具内侧保温作用更为明显,使铸件凝固中心向左偏移。在浇注温度为600oC,挤压比压为68.96MPa,静置时间为14s,加压速度为20mm/s的条件下,初始模具温度为200oC是较为合适的工艺参数,可以提高铸件性能,延长模具寿命,提高生产效率。通过挤压铸造ZA27锌合金蜗轮和金属型重力铸造ZA27锌合金蜗轮的微观组织及力学性能,研究不同成形工艺对ZA27合金组织、硬度、抗拉强度、延伸率及摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,挤压铸造ZA27合金较金属型重力铸造ZA27合金晶粒明显细化,组织致密无缩孔缩松缺陷,比重偏析得到改善,不同部位组织较为均一,ε富铜相由不连续网状结构转变为均匀弥散分布的细小颗粒状,使合金具有更高的硬度及常、高温拉伸强度,以及更优良的耐磨性能,整体力学性能更为均一。通过显微组织、硬度测试及电阻率测量等方式对挤压铸造ZA27合金固溶时效过程进行研究。结果表明,挤压铸造ZA27合金在固溶温度为370oC,保温时间5h下,合金充分固溶,力学性能有明显提升。固溶温度为370oC,保温时间12h的固溶热处理后,在50oC、70 oC、100 oC及150 oC时效过程中,峰值硬度随时效温度升高而逐渐下降,且出现时间越早,脱溶机制呈现不连续脱溶-不连续脱溶+调幅分解-调幅分解转变。时效过程中,基体固溶度的变化对合金电阻率起主导作用,随脱溶机制的转变,不同时效温度下电阻率时效初期的变化呈现波动性。
【关键词】：挤压铸造 ZA27 Deform 固溶时效 电阻率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG291;TG146.13
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 引言10-15
• 1.1.1 挤压铸造工艺及其特点10-13
• 1.1.2 挤压铸造下金属凝固的力学成型过程13-14
• 1.1.3 国内外挤压铸造发展概况14-15
• 1.2 ZA27合金概述15-18
• 1.2.1 锌铝合金相图15-17
• 1.2.2 ZA27合金研究现状17-18
• 1.3 挤压铸造凝固过程数值模拟18-20
• 1.4 本课题的探究意义及研究内容20-21
• 1.4.1 本课题的研究意义20
• 1.4.2 课题的研究内容20-21
• 第二章 ZA27锌合金蜗轮挤压铸造过程温度场模拟21-40
• 2.1 有限元模型的建立及边界条件21-26
• 2.1.1 材料高温力学参数、热物性参数及边界条件22-26
• 2.1.2 建模与网格划分26
• 2.2 温度场的模拟结果与分析26-39
• 2.2.1 不同模具温度下ZA27合金静置及充型过程温度场与分析27-33
• 2.2.2 挤压铸造ZA27合金保压过程温度场及分析33-39
• 2.3 本章小结39-40
• 第三章 挤压铸造及金属型重力铸造ZA27锌合金蜗轮的性能分析40-54
• 3.1 不同铸造工艺制备的ZA27锌合金蜗轮的针孔度及微观组织分析40-44
• 3.2 不同铸造工艺制备的ZA27锌合金力学性能试验44-53
• 3.2.1 不同铸造工艺制备的ZA27锌合金常规力学性能分析44-48
• 3.2.2 不同铸造工艺制备的ZA27锌合金摩擦磨损性能试验48-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第四章 挤压铸造ZA27锌合金蜗轮的热处理工艺研究54-74
• 4.1 挤压铸造ZA27锌合金热处理实验设计54-57
• 4.1.1 挤压铸造ZA27锌合金固溶热处理方案设计54-55
• 4.1.2 挤压铸造ZA27合金固溶时效热处理方案设计55-57
• 4.2 实验结果与分析57-73
• 4.2.1 挤压铸造ZA27锌合金固溶热处理结果57-60
• 4.2.2 挤压铸造ZA27锌合金固溶时效处理结果60-73
• 4.3 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82-83
• 附件83

【参考文献】

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本文编号：953302