当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程硕士论文 >

超声振动—真空差压协同场下ZL114A合金共晶硅生长特性研究

发布时间:2018-07-13 09:10
【摘要】:Al-Si合金由于具有良好的机械性能、比强度和耐蚀性,应用非常广泛,但是Al-Si合金在凝固条件下易形成粗大的树枝晶及片状的共晶硅组织,从而对铝合金铸件组织和性能产生影响。真空差压铸造是一种先进反重力精密成形技术,可以获得组织与性能优良的铝合金铸件。超声处理技术是一种高效、无污染的物理细化晶粒的方法。将超声处理技术与真空差压铸造技术结合,探讨超声振动-真空差压协同场下铝硅合金共晶硅生长特性,可以为真空差压铸造高质量复杂薄壁铝合金铸件提供理论指导及技术支持。以ZL114A合金为研究对象,通过分析超声功率与凝固压力等工艺参数下真空差压铸造铝合金显微硬度、共晶硅生长取向及形貌,探索超声振动-真空差压协同场对ZL114A合金共晶硅生长特性的影响规律和机理。结果表明,超声功率及凝固压力均对铝合金显微硬度、共晶硅生长取向和形貌影响显著。当凝固压力一定时,ZL114A合金显微硬度随着超声功率的增加,呈现先增加后减少的趋势,超声功率600W时达到最好;共晶硅在600W时的择优生长面(111)和(220)被强烈抑制,而(311)面择优取向消失,共晶硅趋向于各向同性生长,使共晶硅形貌细小,圆整化。在同一超声功率下,随着凝固压力的增加,ZL114A合金显微硬度逐渐增加,共晶硅向择优面(111)、(220)及(331)的生长越困难,共晶硅越细小弥散。获得最佳的超声振动-真空差压协同参数为超声功率600W和凝固压力350KPa,建立了超声振动-真空差压协同场下超声功率、凝固压力和显微硬度之间的数学关系模型,同时建立了超声振动-真空差压协同场下共晶硅组织演化模型,并推导了超声振动-真空差压协同作用下空化挤渗数学模型:合金在凝固阶段枝晶间X处的空化挤渗量ΔG越大,对枝晶及共晶硅的作用越强,则铝合金微观组织越均匀细小。该研究结果为Al-Si系合金在真空差压铸造中的应用提供了新的途径,为复合场在真空差压铸造铝合金工艺技术的应用和推广奠定了理论和技术基础。
[Abstract]:Al-Si alloy is widely used because of its good mechanical properties, specific strength and corrosion resistance. However, it is easy to form coarse dendrite and eutectic silicon structure under solidification condition. Thus, the microstructure and properties of aluminum alloy castings are affected. Vacuum differential pressure casting (VDPC) is an advanced anti-gravity precision forming technology, which can obtain aluminum alloy castings with good microstructure and properties. Ultrasonic treatment is an efficient and pollution-free physical grain refinement method. By combining ultrasonic treatment with vacuum differential pressure casting, the growth characteristics of Al-Si alloy eutectic silicon under the synergistic field of ultrasonic vibration and vacuum differential pressure were investigated. It can provide theoretical guidance and technical support for high quality and complex thin wall aluminum alloy castings in vacuum differential pressure casting. Taking ZL114A alloy as the research object, the microhardness, eutectic silicon growth orientation and morphology of vacuum differential pressure casting aluminum alloy under ultrasonic power and solidification pressure were analyzed. The effect of ultrasonic vibration and vacuum differential pressure synergy field on the growth characteristics of ZL114A alloy eutectic silicon was investigated. The results show that the influence of ultrasonic power and solidification pressure on microhardness, growth orientation and morphology of eutectic silicon is significant. When the solidification pressure is constant, the microhardness of ZL114A alloy increases first and then decreases with the increase of ultrasonic power, and the optimum growth surface (111) and (220) of eutectic silicon at 600W are strongly inhibited. However, the preferred orientation of (311) plane disappears and eutectic silicon tends to grow isotropic, which makes the morphology of eutectic silicon fine and rounded. Under the same ultrasonic power, the microhardness of ZL114A alloy increases gradually with the increase of solidification pressure. The more difficult the eutectic silicon grows to the preferred plane (111), (220) and (331), the smaller the dispersion of eutectic silicon is. The optimum synergetic parameters of ultrasonic vibration and vacuum differential pressure are obtained as follows: ultrasonic power 600W and solidification pressure 350 KPA. The mathematical model of ultrasonic power, solidification pressure and microhardness under ultrasonic vibration vacuum differential pressure synergy field is established. At the same time, the microstructure evolution model of eutectic silicon under the synergistic field of ultrasonic vibration and vacuum differential pressure is established, and the mathematical model of cavitation extrusion under the synergistic action of ultrasonic vibration and vacuum differential pressure is deduced. The stronger the effect on dendrite and eutectic silicon, the smaller the microstructure of aluminum alloy. The results provide a new way for the application of Al-Si alloy in vacuum differential pressure casting and lay a theoretical and technical foundation for the application and popularization of composite field in vacuum differential pressure casting aluminum alloy technology.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG146.21

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄粒;杜旭初;罗传彪;樊振中;李大奎;;ZL114A铝合金油路壳体低压铸造工艺研究[J];特种铸造及有色合金;2016年08期

2 张杨;李风雷;罗执;赵愈亮;夏伟;张卫文;;压力和超声耦合作用对Al-5.0Cu合金凝固组织和硬度的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2016年09期

3 郭晓亮;周生刚;竺培显;张能锦;;功率超声对合金熔体处理和晶粒细化的研究现状[J];热加工工艺;2016年07期

4 付莹;刘畅;张宇博;接金川;李廷举;谢军;;超声及电磁场场对亚共晶铝硅合金凝固组织的影响(英文)[J];渤海大学学报(自然科学版);2016年01期

5 仲召军;李龙;周德敬;;铸造Al-Si合金细化变质处理技术的研究进展[J];铸造;2016年03期

6 白光珠;刘政;胡咏梅;余昭福;;超声波搅拌功率对原位自生Mg_2Si/Al基复合材料凝固组织和力学性能的影响[J];材料热处理学报;2015年S2期

7 王红玲;乐启炽;张志强;崔建忠;张向文;;超声驻波作用下Al-20%Si合金的微观组织演变[J];中国有色金属学报;2014年11期

8 严青松;余欢;芦刚;熊博文;卢百平;邹勋;;结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响[J];中国有色金属学报;2014年05期

9 谭喜平;宋东福;郑开宏;张新明;;机械振动对再生铝合金组织和力学性能的影响[J];稀有金属;2014年02期

10 张宇博;卢一平;接金川;傅莹;钟德水;李廷举;;超声处理铝硅合金过程中的溢出现象(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年11期

相关博士学位论文 前4条

1 沙萌;钴对过共晶铝硅合金微观组织和力学性能影响的研究[D];华中科技大学;2014年

2 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年

3 赵君文;振动制备Al-Si合金半固态浆料及其组织与性能的研究[D];华中科技大学;2009年

4 严青松;智能控制的薄壁铝合金铸件真空差压铸造工艺与理论[D];华中科技大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 程书建;半固态ZL101铝合金制备及挤压铸造工艺研究[D];中北大学;2016年

2 潘飞;超声施振温度对真空差压铸造铝合金微观组织和机械性能的影响[D];南昌航空大学;2016年

3 沈加利;超声功率对真空差压铸造ZL114A合金致密度与机械性能的影响[D];南昌航空大学;2015年

4 李成;超声功率—凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响[D];南昌航空大学;2015年

5 马雨;铸造工艺及热处理工艺对ZL210A合金微观组织和力学性能的影响[D];南昌航空大学;2014年

6 徐帅;真空差压分级加压Al-Cu合金致密度及凝固补缩机理研究[D];南昌航空大学;2014年

7 于浩;高能超声波对过共晶Al-Si合金组织影响的研究[D];合肥工业大学;2012年

8 宋立波;机械振动对AZ91D镁合金组织和性能影响的研究[D];太原科技大学;2011年

9 丁莹莹;铝合金凝固组织的超声细化机制研究[D];大连理工大学;2010年

10 张平;超声处理对铝合金凝固过程与力学性能的影响研究[D];中南大学;2010年



本文编号:2118869

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2118869.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户56683***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com