【摘要】：高硅鋁合金具有較低的熱膨脹系數(shù)、良好的耐磨性、耐熱性等特點(diǎn),成為替代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中鑄鐵、鑄鋼質(zhì)活塞、缸套的理想材料。該合金的常規(guī)鑄造組織中初生相以粗大的板塊狀或針狀形式存在,嚴(yán)重影響了合金的力學(xué)性能,限制了其工業(yè)應(yīng)用。為改善這一現(xiàn)象,本研究前期采用半固態(tài)漿料制備技術(shù)處理該體系合金熔體,獲得初生相細(xì)小且均勻分布的合金半固態(tài)漿料。進(jìn)而針對(duì)高質(zhì)量的合金半固態(tài)漿料進(jìn)行擠壓鑄造,成形管類零件,研究發(fā)現(xiàn)初生相沿管壁徑向由外而內(nèi)呈梯度遞增趨勢(shì)分布。同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)通過離心鑄造工藝可獲得與之類似的梯度分布組織,離心鑄造技術(shù)獲得的梯度組織是由于物相密度差異導(dǎo)致所受離心力不同而產(chǎn)生,而半固態(tài)擠壓鑄造獲得的梯度組織是由于半固態(tài)漿料充型過程中特有的流變特性,導(dǎo)致固液兩相充型過程中響應(yīng)程度不同而造成。表觀粘度是揭示金屬半固態(tài)成形過程中流體力學(xué)和動(dòng)力學(xué)作用機(jī)理的一個(gè)非常重要的流變參數(shù),因此,本文圍繞高硅鋁合金熔體表觀粘度開展研究。本文采用轉(zhuǎn)棒誘導(dǎo)形核法制備高硅鋁合金半固態(tài)漿料,針對(duì)合金半固態(tài)漿料表觀粘度測(cè)量設(shè)計(jì)并制造了高溫旋轉(zhuǎn)流變儀,測(cè)量并分析了合金未經(jīng)半固態(tài)制漿技術(shù)處理,連續(xù)冷卻條件下的表觀粘度變化,以及等溫條件下剪切速率對(duì)合金半固態(tài)漿料表觀粘度的影響。研究結(jié)果表明,轉(zhuǎn)棒誘導(dǎo)形核法對(duì)Al-25Si-2Fe合金中初生硅和富鐵相有明顯的細(xì)化效果。隨著轉(zhuǎn)棒轉(zhuǎn)速的增加,合金漿料中初生相的細(xì)化效果和分布均勻性呈現(xiàn)先強(qiáng)化后弱化的趨勢(shì)。當(dāng)澆注溫度為780℃,轉(zhuǎn)棒轉(zhuǎn)速為600 r/min時(shí),可獲得尺寸為40～50μm的初生相,其分布較為均勻。本文針對(duì)Al-25Si、Al-25Si-2Fe、Al-25Si-2Fe-2Mn三種高硅鋁合金開展表觀粘度的研究。研究未經(jīng)半固態(tài)制漿技術(shù)處理的合金熔體在連續(xù)冷卻條件下表觀粘度的變化,研究結(jié)果表明,在自然冷卻情況下,隨著熔體溫度降低,其表觀粘度不斷增大,Al-25Si-2Fe-2Mn合金熔體表觀粘度增加幅值最大,Al-25Si合金熔體表觀粘度增加幅值最小。同種合金熔體對(duì)比,熔體表觀粘度在隨爐冷卻條件下增速最慢,風(fēng)冷情況下增速最快。同時(shí),研究了 720℃時(shí)三種合金半固態(tài)漿料在100～500 r/min五種不同剪切速率條件下表觀粘度的變化情況。研究表明,同種合金對(duì)比,隨著剪切速率的提升,半固態(tài)漿料表觀粘度下降,出現(xiàn)剪切變稀現(xiàn)象。Al-25Si合金半固態(tài)漿料表觀粘度從0.439 Pa·s降低到0.277 Pa-s,Al-25Si-2Fe合金半固態(tài)漿料的表觀粘度從0.508 Pa·s降低到0.305 Pa·s,Al-25Si-2Fe-2Mn合金半固態(tài)漿料表觀粘度從0.608Pa·s降低到0.317Pa·s。在相同剪切速率條件下,Al-25Si-2Fe-2Mn合金半固態(tài)漿料表觀粘度最高。
【圖文】：

１．３．１．１牛頓流體逡逑牛頓流體是指在一定溫度下和較寬的剪切速率范圍內(nèi)，粘度值保持恒定的流逡逑體。牛頓流體的流動(dòng)曲線如圖１．７中Ａ線所示，流動(dòng)曲線為經(jīng)過原點(diǎn)的一條直線。逡逑在牛頓流體中，剪切應(yīng)力與剪切速率成線性關(guān)系，關(guān)系式（１．１）為：逡逑ｒ邋＝邋ｔ］ｙ邐（１．１）逡逑式中，Ｔ！為粘度或粘性系數(shù)，粘度數(shù)值上等于單位速率梯度下流體所受的剪逡逑應(yīng)力。典型的牛頓流體有：水、甘油、空氣等。在恒定溫度和壓力下，，牛頓流體逡逑的流變行為具有如下特征［４４］：逡逑（１）

圖１．８同軸雙筒式粘度計(jì)邐圖１．９平行板式粘度計(jì)逡逑（３）錐板式流變儀逡逑
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG292

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2528505