【摘要】：本文基于機械攪拌的原理,研發(fā)了強制對流流變設(shè)備(Forced Convection Rheoforming Machine,簡稱FCR),制備了高質(zhì)量的鋁合金流變壓鑄成形件。研究了工藝參數(shù)對7075鋁合金半固態(tài)組織形貌的影響規(guī)律,結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)分析了半固態(tài)漿料制備過程中的各物理場變化,探討了強制對流條件下晶粒形核長大的機理；并采用臨界直徑法,通過試驗與模擬相結(jié)合研究了7075鋁合金不同工藝下的熱裂敏感性。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 在澆注溫度640-650℃,攪拌速度200-400r/min,攪拌筒體溫度610-590℃的參數(shù)下制備出初生固相晶粒尺寸70μm,形狀因子0.8的均勻分布的7075合金半固態(tài)組織。流變壓鑄的半固態(tài)漿料在充型時能減少紊流和飛濺,減少氣孔缺陷,同時其溫度低能減少凝固收縮引起的縮孔疏松。7075合金流變壓鑄料柄T6熱處理后,平均抗拉強度為538MPa平均伸長率為3.32%。其斷口含有大量的撕裂嶺和韌窩,性能明顯優(yōu)于普通壓鑄；A380半固態(tài)鋁合金汽車減震器配件其剖面上氣孔缺陷總面積相比于普通壓鑄減小了27倍。 FCR設(shè)備內(nèi)熔體的混合對流攪拌改變了熔體內(nèi)部溫度場和成分的擴散過程,使熔體的各物理場能夠迅速均勻,熔體的均勻過冷狀態(tài)有助于熔體內(nèi)部均勻分布的大量有效形核質(zhì)點能夠大量非均勻形核,靠近器壁或葉片形成的大量晶核也會在對流熔體的沖刷作用下游離到熔體內(nèi)部,提高形核率。均勻的溫度場、很小的溫度差、晶粒的自旋不斷改變自身的位置有利于晶粒往各個方向均勻長大為球形。適當(dāng)降低筒體溫度和降低澆注溫度有利于熔體獲得更低的均勻溫度,更大的過冷度,提高形核率；適當(dāng)增大攪拌速度能讓熔體的溫度更快的均勻,最高溫度和最低溫度差更小,有利于晶粒的各向均勻生長。 直徑小的試棒心部和邊部熔體都具有更快的冷卻速度,組織的枝晶臂更細長,其熱裂傾向比直徑大的試棒大,模擬與試驗結(jié)果一致。7075鋁合金不同工藝參數(shù)下普通鑄造其熱裂等級均為256mm2。半固態(tài)熱裂試棒的晶粒形貌隨模具溫度的增加或制備漿料的澆注溫度的降低而明顯細化圓整,調(diào)高裂紋擴展阻力,有助于改善凝固過程中的熱裂傾向。當(dāng)強制對流攪拌澆注溫度為650℃,筒體溫度580℃,攪拌速度300r/min,攪拌時間30s,熱裂模具溫度230℃時,半固態(tài)漿料澆注熱裂試棒的熱裂等級為100mm2。
[Abstract]:Based on the principle of mechanical stirring, a forced convection rheological equipment (Forced Convection Rheoforming Machine,) was developed to prepare high quality aluminum alloy rheological die casting parts. The effect of process parameters on the morphology of semi-solid microstructure of 7075 aluminum alloy was studied. The physical field changes during the preparation of semi-solid slurry were analyzed by numerical simulation. The mechanism of grain nucleation and growth under forced convection was discussed. The hot cracking sensitivity of 7075 aluminum alloy was studied by means of critical diameter method and simulation. The main contents and results are as follows: under the conditions of pouring temperature of 640-650 鈩，

本文編號：2255806