【摘要】：Al-Si合金由于具有良好的機(jī)械性能、比強(qiáng)度和耐蝕性,應(yīng)用非常廣泛,但是Al-Si合金在凝固條件下易形成粗大的樹枝晶及片狀的共晶硅組織,從而對(duì)鋁合金鑄件組織和性能產(chǎn)生影響。真空差壓鑄造是一種先進(jìn)反重力精密成形技術(shù),可以獲得組織與性能優(yōu)良的鋁合金鑄件。超聲處理技術(shù)是一種高效、無污染的物理細(xì)化晶粒的方法。將超聲處理技術(shù)與真空差壓鑄造技術(shù)結(jié)合,探討超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同場下鋁硅合金共晶硅生長特性,可以為真空差壓鑄造高質(zhì)量復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件提供理論指導(dǎo)及技術(shù)支持。以ZL114A合金為研究對(duì)象,通過分析超聲功率與凝固壓力等工藝參數(shù)下真空差壓鑄造鋁合金顯微硬度、共晶硅生長取向及形貌,探索超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同場對(duì)ZL114A合金共晶硅生長特性的影響規(guī)律和機(jī)理。結(jié)果表明,超聲功率及凝固壓力均對(duì)鋁合金顯微硬度、共晶硅生長取向和形貌影響顯著。當(dāng)凝固壓力一定時(shí),ZL114A合金顯微硬度隨著超聲功率的增加,呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,超聲功率600W時(shí)達(dá)到最好;共晶硅在600W時(shí)的擇優(yōu)生長面(111)和(220)被強(qiáng)烈抑制,而(311)面擇優(yōu)取向消失,共晶硅趨向于各向同性生長,使共晶硅形貌細(xì)小,圓整化。在同一超聲功率下,隨著凝固壓力的增加,ZL114A合金顯微硬度逐漸增加,共晶硅向擇優(yōu)面(111)、(220)及(331)的生長越困難,共晶硅越細(xì)小彌散。獲得最佳的超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同參數(shù)為超聲功率600W和凝固壓力350KPa,建立了超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同場下超聲功率、凝固壓力和顯微硬度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,同時(shí)建立了超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同場下共晶硅組織演化模型,并推導(dǎo)了超聲振動(dòng)-真空差壓協(xié)同作用下空化擠滲數(shù)學(xué)模型:合金在凝固階段枝晶間X處的空化擠滲量ΔG越大,對(duì)枝晶及共晶硅的作用越強(qiáng),則鋁合金微觀組織越均勻細(xì)小。該研究結(jié)果為Al-Si系合金在真空差壓鑄造中的應(yīng)用提供了新的途徑,為復(fù)合場在真空差壓鑄造鋁合金工藝技術(shù)的應(yīng)用和推廣奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
[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.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2118869