本文關(guān)鍵詞：ZL205A筒形件低壓鑄造宏觀偏析形成機(jī)制及補(bǔ)縮行為，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2015年

ZL205A筒形件低壓鑄造宏觀偏析形成機(jī)制及補(bǔ)縮行為

王曄  

【摘要】：本文以低壓鑄造大型ZL205A合金筒形件為研究對(duì)象,針對(duì)筒形件中出現(xiàn)的典型宏觀偏析以及縮孔縮松缺陷,通過生產(chǎn)實(shí)際、實(shí)驗(yàn)研究并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)的方法,研究了筒形件工藝結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件凝固特征以及缺陷形成的影響規(guī)律。揭示了筒形件中典型宏觀偏析的形成機(jī)制以及相應(yīng)的補(bǔ)縮行為,建立了線狀宏觀偏析的預(yù)測判據(jù)公式,并提出了縮孔縮松缺陷的控制方法和預(yù)測判據(jù)公式。通過ZL205A合金筒形件典型工藝的分類,對(duì)筒形件工藝結(jié)構(gòu)的變化對(duì)鑄件模數(shù)以及凝固特征的影響進(jìn)行了研究。結(jié)合模擬計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)獲得的數(shù)據(jù),對(duì)于壁厚相同的筒形件,其外形尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的變化對(duì)鑄件模數(shù)的影響很小。筒形件的凝固特征可通過其模數(shù)進(jìn)行表征,具有相近模數(shù)的筒形件,其凝固特征也相近。ZL205A筒形件中各宏觀偏析缺陷的形成位置比較固定,線狀宏觀偏析總是位于鑄件蒙皮與縫隙式澆注系統(tǒng)相接觸的部分,并以鑄件下部為主。云霧狀宏觀偏析則主要位于鑄件中部對(duì)應(yīng)兩個(gè)縫隙式澆注系統(tǒng)的蒙皮處。線狀以及云霧狀宏觀偏析缺陷主要出現(xiàn)在無內(nèi)部結(jié)構(gòu)的筒形件中,其中云霧狀偏析產(chǎn)生的概率較低。具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的筒形件中存在的主要缺陷則為縮孔縮松,部分伴有線狀宏觀偏析缺陷。對(duì)缺陷形成位置的凝固特征進(jìn)行的分析結(jié)果表明,云霧狀宏觀偏析的形成與縮松缺陷產(chǎn)生傾向存在一定的聯(lián)系。ZL205A合金筒形件在凝固后期,鑄件特有的工藝結(jié)構(gòu)及其圓周方向上對(duì)應(yīng)縫隙式澆注系統(tǒng)的鑄件蒙皮處存在的熱節(jié),將導(dǎo)致該位置具有較高的熱裂傾向,容易在熱裂敏感溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。通過對(duì)該位置補(bǔ)縮角度、溫度分布、溫度梯度以及相應(yīng)的固相率分布的研究表明,即使熱節(jié)前段的固相率超過90%時(shí),對(duì)應(yīng)的縫隙式澆注系統(tǒng)仍然具備良好的補(bǔ)縮條件。結(jié)合縫隙式澆注系統(tǒng)內(nèi)沿重力方向上的溶質(zhì)濃度分布梯度結(jié)果,熱裂紋形成時(shí)所進(jìn)行的補(bǔ)縮行為將最終導(dǎo)致該裂紋的“愈合”和線狀宏觀偏析的形成。根據(jù)這一機(jī)制,通過非線性概率Logistic回歸分析方法建立了預(yù)測線狀宏觀偏析產(chǎn)生的判據(jù)公式——線狀偏析傾向性因子,并獲得了相應(yīng)的臨界值。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)自由凝固的鑄件進(jìn)行振動(dòng)測量。試驗(yàn)結(jié)果表明,ZL205A合金凝固過程中存在爆發(fā)式補(bǔ)縮行為,但該補(bǔ)縮行為的出現(xiàn)具有一定的隨機(jī)性和偶然性。通過對(duì)宏/微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的理論研究表明,較小的補(bǔ)縮角、突然變化的補(bǔ)縮通道尺寸、較高的固相率是影響宏觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的關(guān)鍵因素。而微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為發(fā)生的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的條件則表明,微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為主要受到補(bǔ)縮距離上的壓力差、補(bǔ)縮方向上的溫度梯度、共晶凝固階段冷卻速率的影響。雖然導(dǎo)致宏/微觀補(bǔ)縮通道阻塞的原因并不相同,但引起宏/微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的主要驅(qū)動(dòng)力均是由液相孤立區(qū)內(nèi)負(fù)壓以及外力所引發(fā)的抽吸作用所提供的。云霧狀宏觀偏析的形成是凝固過程中高溶質(zhì)濃度的殘余液相通過微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為對(duì)即將形成的液相孤立區(qū)進(jìn)行填充的結(jié)果。對(duì)大型ZL205A合金筒形件在低壓鑄造過程中產(chǎn)生的兩種典型宏觀偏析形成機(jī)制進(jìn)行比較的結(jié)果表明,線狀宏觀偏析、云霧狀宏觀偏析的形成與鑄件中熱裂缺陷、縮孔縮松缺陷、相應(yīng)的補(bǔ)縮行為以及液相中的溶質(zhì)分布有著非常緊密的聯(lián)系。線狀宏觀偏析與云霧狀宏觀偏析的形成過程中均存在爆發(fā)式補(bǔ)縮行為,相應(yīng)的爆發(fā)式補(bǔ)縮行為如果未能發(fā)生,將導(dǎo)致鑄件本應(yīng)產(chǎn)生宏觀偏析的位置產(chǎn)生相應(yīng)的熱裂缺陷或縮孔縮松缺陷。壓力波動(dòng)的試驗(yàn)結(jié)果表明,與重力以及恒壓條件下的凝固相比,波動(dòng)壓力條件下凝固的鑄件具有完好的內(nèi)部質(zhì)量。凝固期間所施加的波動(dòng)壓力能夠在ZL205A合金的糊狀區(qū)內(nèi)引起彈性波,并因此增強(qiáng)和促進(jìn)了爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的產(chǎn)生。有效地使鑄件內(nèi)部原本不能被補(bǔ)縮的部分獲得填充,最終減小了鑄件中產(chǎn)生縮孔縮松缺陷的傾向。通過鑄件模數(shù)對(duì)低壓鑄造ZL205A合金筒形件進(jìn)行表征,采用數(shù)值模擬技術(shù)和工程統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立了ZL205A合金筒形件縮孔縮松缺陷快速預(yù)測判據(jù)公式,并通過實(shí)際澆注試驗(yàn)對(duì)判據(jù)公式進(jìn)行了驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG249.2;TG146.21
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱圣焱;荊濤;;鑄件熱裂預(yù)測研究進(jìn)展[J];大型鑄鍛件;2007年04期

2 王同敏;李廷舉;曹志強(qiáng);金俊澤;T Grimmig;A Bührig-Polaczek;M Wu;A Ludwig;;等軸球晶凝固多相體系內(nèi)熱溶質(zhì)對(duì)流、補(bǔ)縮流及晶粒運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬 Ⅱ．模型的應(yīng)用[J];金屬學(xué)報(bào);2006年06期

3 肖文豐;;ZL205A大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件低壓鑄造技術(shù)[J];航天制造技術(shù);2009年05期

4 譚芳,陳治海;ZL205A合金熔模鑄造工藝研究[J];航空材料學(xué)報(bào);2003年S1期

5 賈泮江;陳邦峰;;ZL205A高強(qiáng)鑄造鋁合金的性能及應(yīng)用[J];輕合金加工技術(shù);2009年11期

6 王業(yè)雙,王渠東,丁文江,盧晨;合金的熱裂機(jī)理及其研究進(jìn)展[J];特種鑄造及有色合金;2000年02期

7 余成林;包小林;;骨架鑄件夾雜針孔的排除[J];特種鑄造及有色合金;2006年03期

8 吳士平;王曄;吳光然;張建兵;肖文峰;;ZL205A合金殼體鑄件低壓鑄造工藝研究[J];特種鑄造及有色合金;2012年09期

9 余忠土,張恒華,邵光杰,許珞萍,徐霖;半固態(tài)鋁合金中固相分?jǐn)?shù)差熱掃描法的研究[J];物理測試;2002年01期

10 李敏;;Grain Refinement and Modification of Al-Cu Alloys with Yttrium[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2009年S1期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙征偉;A356合金鑄造熱應(yīng)力數(shù)值模擬及熱裂紋預(yù)測[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 張海珍;ZL205A高強(qiáng)度鋁銅合金鑄造性能及工藝技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2010年

3 張爭爭;Al-4.5%Cu合金DC鑄造過程的宏觀偏析[D];東北大學(xué);2011年

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黨驚知,程軍,程眉,趙建平;Al-Si合金流變性能的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1993年04期

2 金鑫焱,李雙壽,劉小剛,曾大本,許小忠,賴家燕,劉常明;低壓鑄造鎂合金輪轂溫度場及應(yīng)力場模擬[J];兵器材料科學(xué)與工程;2005年02期

3 程軍，程眉，黨驚知，趙建平;鋁硅合金準(zhǔn)固態(tài)力學(xué)性能及熱裂傾向性研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1994年05期

4 胡志孟,鄒惠良,彭適凡,劉林;新干商代不銹青銅器的表層元素研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1997年06期

5 張繼明;劉俊亮;王軍藝;王國棟;;34CrMo4油井鉆桿焊接熱影響區(qū)缺陷分析[J];寶鋼技術(shù);2008年06期

6 蔣紅輝,劉楚明,袁湘軍,蘇杰;微量稀土Y對(duì)高純鋁織構(gòu)的影響[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

7 阮海瓊,金頭男,楊軍軍,徐國富,聶祚仁;含稀土Er的Al-Zn-Mg合金的組織與性能[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

8 鐘建華,張聚國,劉金明;稀土對(duì)6063鋁合金組織性能的影響[J];表面技術(shù);2004年05期

9 李文學(xué);任慧平;李德超;;稀土高純鋁箔組織、織構(gòu)研究[J];包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

10 孔憲中;高溫、熱疲勞下鍍鋁件的防護(hù)性能[J];材料保護(hù);1997年10期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 趙忠;樊自田;成平;董選普;;Al-Si7-Mg0.8-Y0.3合金消失模鑄造振動(dòng)壓力凝固組織性能研究[A];第九屆全國鑄造學(xué)會(huì)消失模鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)暨首屆全國V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

2 盧行樂;陳平;江術(shù)忠;辜志明;;大型鋁鎂合金鑄件缺陷成因及解決方案[A];2009重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2009年

3 王玉峰;李文學(xué);任慧平;靳俊雅;;利用EBSD技術(shù)研究高純鋁箔再結(jié)晶過程組織及織構(gòu)的演變規(guī)律[A];第二屆全國背散射電子衍射（EBSD）技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議暨第六屆全國材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

4 紅梅;毛協(xié)民;歐陽志英;;鍶變質(zhì)處理對(duì)A356熔體氫含量的影響[A];中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)第十一屆全國鑄造年會(huì)論文集[C];2006年

5 李落星;張立強(qiáng);高文理;鐘志華;;鋁合金薄壁件金屬型低壓鑄造成形工藝研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

6 劉文輝;;鑄造應(yīng)力對(duì)缸體類鑄件龍門尺寸的影響及防治措施[A];2009中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2009年

7 蘇鑫;馮志軍;黃景福;曲銀輝;王濤;;ZL205A合金厚大鑄件未溶(Fe)相的研究[A];2014中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2014年

8 劉志中;阮明;馮志軍;;半固態(tài)流變成形技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀[A];2014中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 起華榮;A356合金熔體調(diào)控對(duì)流動(dòng)性的影響機(jī)理研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

2 計(jì)海濤;Al-Mg系合金擠壓加工變形及低周疲勞行為研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

3 周樂;Mg-Zn-(Al)系合金熱裂敏感性及其微觀機(jī)理研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

4 鐘鼓;耐熱低膨脹高硅鋁合金及其超聲半固態(tài)成形技術(shù)的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 胡慧芳;Al-25%Si合金Si相形態(tài)、變質(zhì)及性能研究[D];重慶大學(xué);2010年

6 黃松林;電磁半連鑄工藝參數(shù)智能優(yōu)化與智能控制的研究[D];東北大學(xué);2009年

7 張立強(qiáng);凝固界面換熱系數(shù)反求及鋁合金薄壁件壓鑄造工藝優(yōu)化[D];湖南大學(xué);2011年

8 陳登斌;超聲/磁場下合成鋁基原位復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)及其性能研究[D];江蘇大學(xué);2012年

9 陳志剛;SnAgCuRE釬焊接頭蠕變行為的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

10 楊昇;電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的研究[D];鄭州大學(xué);2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋勇;Al-Ti-C-RE細(xì)化劑的制備及其細(xì)化行為研究[D];鄭州大學(xué);2010年

2 李冬林;Al-Mg-TM合金的熱性質(zhì)及Mg_(97)Zn_1Y_2中24R型長周期相的微結(jié)構(gòu)[D];湘潭大學(xué);2010年

3 盧燁;鍶和稀土對(duì)4004鋁合金變質(zhì)效果的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2010年

4 張建交;鑭、釹、鈰對(duì)4004鋁合金變質(zhì)效果研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2010年

5 肖承玉;熱浸鍍鋁鋅鍍層電化學(xué)腐蝕行為研究[D];江西理工大學(xué);2010年

6 孫雪盼;擠壓變形Al-0.8%Mg-0.6%Si-xSc合金的低周疲勞行為研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

7 方東;Ce、RE對(duì)高鐵鋁硅合金組織和性能的影響[D];武漢理工大學(xué);2011年

8 曹亮;環(huán)空保護(hù)液中油井管電偶腐蝕及犧牲陽極研制[D];大連理工大學(xué);2011年

9 郭晶;Bi和Sc對(duì)過共晶Al-18%Si合金微觀組織與力學(xué)性能的影響[D];蘭州理工大學(xué);2011年

10 張登偉;快速凝固稀土中間合金對(duì)高鎂鋁合金組織和性能的影響[D];濟(jì)南大學(xué);2011年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董晟全,周敬恩,嚴(yán)文,梁艷峰,楊通;Al-4.5Cu合金熱裂傾向的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2003年01期

2 張家泉，，金山同，于震宗，林家騮;合金熱裂的凝固力學(xué)判據(jù)[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);1995年01期

3 宋仁國;高強(qiáng)度鋁合金的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年01期

4 劉伯操;HZL—205高強(qiáng)度鑄造鋁合金及其應(yīng)用[J];航空材料;1986年02期

5 丁浩,傅恒志,劉忠元,羅栓柱,陳榮章,劉伯操,鐘振綱,唐定忠;定向凝固葉片類鑄件熱裂傾向評(píng)定方法[J];材料工程;1997年08期

6 丁浩，傅恒志，劉忠元，羅栓柱;澆注溫度對(duì)定向凝固Al－Cu合金熱裂的影響[J];材料工程;1996年04期

7 王英杰,姚惟斌,熊艷才,洪潤周,戴圣龍;ZL205A熱殼精密鑄造工藝研究[J];材料科學(xué)與工藝;1999年S1期

8 陳子勇;舒群;陳玉勇;;高強(qiáng)鑄造鋁銅合金顯微組織與力學(xué)性能的研究[J];材料科學(xué)與工藝;2007年05期

9 BeijiangZHANG ,GuiminLU ,JianzhongCUI;Effect of Electromagnetic Frequency on Microstructures of Continuous Casting Aluminum Alloys[J];Journal of Materials Science & Technology;2002年05期

10 丁浩,傅恒志;晶界狀態(tài)對(duì)定向凝固Al-Cu和Renel25合金熱裂傾向的影響(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2000年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂朔;武漢琦;吳群虎;;使用模擬軟件解決和預(yù)防低壓鑄造過程中的鑄件缺陷[A];2004中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張北江;低頻電磁場作用下鋁合金半連續(xù)鑄造工藝與理論研究[D];東北大學(xué);2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蘇大為;鋁合金汽車輪轂低壓鑄造過程的數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[D];江蘇大學(xué);2008年

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉東戎;桑寶光;康秀紅;李殿中;;考慮固相移動(dòng)的大尺寸鋼錠宏觀偏析數(shù)值模擬[J];物理學(xué)報(bào);2009年S1期

2 仲增墉 ,歐特斯;凝固過程中液相流動(dòng)引起宏觀偏析的研究[J];鋼鐵研究總院學(xué)報(bào);1986年04期

3 王丹群;薛志明;薛鋼;;鋼錠宏觀偏析數(shù)值預(yù)測[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1992年03期

4 馮科,徐楚韶,陳登福,孫海峰;連鑄坯微觀及宏觀偏析數(shù)學(xué)模型的研究進(jìn)展[J];特殊鋼;2002年04期

5 王丹群;薛志明;薛剛;楊建華;徐永國;韓君臣;;鋼錠宏觀偏析數(shù)值預(yù)測[J];煉鋼;1992年06期

6 任宏晉;梁小平;;用改進(jìn)的濃化時(shí)間法預(yù)測大型鋼錠的宏觀偏析[J];大型鑄鍛件;2012年01期

7 王久彬,張富強(qiáng);連鑄坯凝固過程中傳輸現(xiàn)象基礎(chǔ)知識(shí)系列講座 第十講 連鑄坯的區(qū)域宏觀偏析[J];鞍鋼技術(shù);1998年03期

8 張維平，沈厚發(fā);鋼錠內(nèi)部的金屬流動(dòng)與宏觀偏析[J];鞍鋼技術(shù);1995年02期

9 李中原,趙九洲;薄板坯連鑄凝固過程中宏觀偏析的數(shù)值模擬[J];特種鑄造及有色合金;2005年01期

10 涂武濤;沈厚發(fā);柳百成;;鑄造凝固過程宏觀偏析數(shù)值模擬研究[J];大型鑄鍛件;2014年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馬長文;沈厚發(fā);黃天佑;柳百成;;雙擴(kuò)散作用下宏觀偏析的數(shù)值模擬[A];2002年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（下）——2002年中國材料研討會(huì)論文集[C];2002年

2 裴丙紅;張紅斌;曹美姣;王遠(yuǎn)明;何云華;李守軍;;GH2901合金真空熔煉鑄錠中硼的宏觀偏析[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

3 Tooru Matsumiya;;控制和利用鋼凝固過程中的顯微偏析和宏觀偏析[A];2007中國鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 羅詩岊;[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2014年

2 張開鈞 摘譯;[N];中國冶金報(bào);2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王曄;ZL205A筒形件低壓鑄造宏觀偏析形成機(jī)制及補(bǔ)縮行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 許威;基于連續(xù)介質(zhì)模型的鑄鋼件宏觀偏析缺陷數(shù)值模擬研究[D];華中科技大學(xué);2012年

2 張爭爭;Al-4.5%Cu合金DC鑄造過程的宏觀偏析[D];東北大學(xué);2011年

3 李鐵;二元合金凝固過程宏觀偏析的數(shù)值預(yù)測[D];東北大學(xué);2013年

4 汪凱;多孔預(yù)制件內(nèi)Al-Cu合金的離心滲流和宏觀偏析研究[D];上海交通大學(xué);2009年

5 張新德;永磁螺旋磁場驅(qū)動(dòng)金屬液體流動(dòng)的研究[D];鋼鐵研究總院;2014年

6 馬良;7050鋁合金平面凝固探索研究[D];東北大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：ZL205A筒形件低壓鑄造宏觀偏析形成機(jī)制及補(bǔ)縮行為，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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