低压铸造凝固条件对A357合金组织及力学性能影响

采用低压铸造的方法成形A357合金筒形铸件,研究不同凝固条件对筒形铸件组织及力学性能的影响。砂型冷却壁厚20 mm部位二次枝晶间距平均值比壁厚10 mm部位二次枝晶间距平均值大了40%以上,冷铁冷却铸件20 mm壁厚部位的二次枝晶间距比砂型凝固同壁厚铸件的二次枝晶间距小40%以上,与砂型铸造铸件壁厚10 mm部位的二次枝晶间距相当。冷铁激冷铸件的力学性能获得显著提高,相对于薄壁铸件,壁厚铸件采用冷铁对铸件的力学性能提高的幅度更大一些。凝固条件对厚壁铸件的断裂机制有一定的影响,砂型冷却20 mm壁厚铸件断裂有穿晶断裂趋势,冷铁冷却20 mm壁厚铸件断裂时有沿晶断裂趋势。     

冷却条件对厚大断面球铁件凝固特性的影响

模拟壁厚400mm,模数M为20的大型球铁罐体,浇注了一个边长为400mm的立方体铸件,按不同冷却条件,沿一维方向凝固方式,测定了铸件不同部位的凝固曲线和铸件凝固动态曲线.分析了大型球铁件的凝固特征,讨论了铸件壁厚、凝固时间与球墨形态变化的规律.为保证铸件质量,在冷却条件方面提出了可靠的试验依据.     

大型薄壁复杂铝合金油底壳低压铸造过程数值模拟研究

利用CASTsoft软件对大型薄壁复杂铝合金油底壳低压铸造充型和凝固过程进行数值模拟。模拟结果表明,由于壁厚不均匀且多处壁厚较大,在凝固过程中,油底壳壁厚较大且凝固较晚的部位产生了缩孔缩松等铸造缺陷。在改进方案中,采用增加冒口补贴和内浇道补缩通道来强化铸件缺陷部位的补缩,并在铸件相应位置配合使用冷铁。再次模拟结果表明,改进后的方案合理可行,获得了无铸造缺陷高质量的铸件。     

薄壁复杂结构机匣铸件低压铸造工艺研究

运用ProCAST铸造模拟软件对薄壁复杂结构铝合金机匣铸件的低压铸造工艺方案进行仿真模拟。分析铸件充型和凝固过程,发现充型过程流动平稳,温度场较为均匀;但在凝固过程中由于机匣结构复杂,在壁厚较大及凝固较晚的部位产生了缩松、缩孔缺陷。在改进方案中,采用增加补贴和内浇道数量来强化铸件缺陷部位的补缩,并在铸件相应位置配合使用冷铁,再次模拟结果显示优化后的方案合理可行,试制后通过X射线检测,获得无缩孔、缩松铸造缺陷的高品质铸件。     

凝固参数对DZ125合金叶片类铸件微观组织和性能的影响

应用高速凝固定向凝固方法研究凝固工艺参数(抽拉速度、模壳保温温度)对DZ125高温合金铸件组织及性能的影响。结果发现,升高模壳保温温度可大幅度提高温度梯度,并制备出晶粒挺直度更为优良的铸件。枝晶组织及γ′析出相在壁厚较大部位更为粗大,且均随着抽拉速率及模壳保温温度的提高得到细化。显微偏析随抽拉速率的增加先减轻后加重,随模壳保温温度的提高部分元素偏析加重,部分元素减轻;γ+γ'共晶含量随抽拉速率的增大和模壳保温温度的提高而减少。铸件经标准热处理后,枝晶组织模糊不清,γ'析出相由于凝固参数变化而引起的差异显著减轻,且共晶组织几乎全部消除。抽拉速率变化对热处理态铸件性能无显著影响,但温度梯度的提高改善了铸件晶粒的挺直度,减小了晶粒偏离轴向的角度,提高了铸件性能。     

大型复杂钛合金铸件组织分布规律研究

针对航空发动机用大型复杂钛合金铸件的组织和性能评估问题,通过分析铸件各区组织分布及异常晶粒存在情况,研究了影响铸件组织的关键因素,完成了对某航空发动机用钛合金大型机匣铸件的组织分布规律分析。结果表明,铸件晶粒尺寸的分布范围为44～7 660μm,约82%的晶粒尺寸处于1 650μm以内。随着铸件壁厚增加,各区的晶粒尺寸均值、晶粒尺寸分布半高宽均呈近对数增加趋势。铸件的壁厚、结构特征、靠近浇道位置、凝固顺序都会影响铸件的凝固,其中壁厚的影响最为显著。     

精铸件热节部位的强制冷却措施

1在铸件局部点水冷却 在阀门行业，有很多大型的三通和四通阀体，由于转角处铸件壁较厚，无法顺序凝固；而且此类部位又大多位于铸件的内腔，散热差，经常出现疏松和缩孔等质量问题。     

汽车球墨铸铁制动钳不同壁厚处的组织与性能研究

了解汽车制动钳球墨铸铁件不同壁厚处的组织与性能规律,有利于改善产品质量及稳定性。以QT500-7和QT550-6的制动钳为对象,通过分析其不同部位的组织与性能,研究铸件壁厚对球墨铸铁石墨、基体组织、硬度的影响。结果表明：制动钳由部位A至C,壁厚依次增大,其石墨球化率变化不大,石墨颗粒数先增多后减少,石墨平均直径先减小后增大,珠光体含量和布氏硬度先下降后上升,珠光体片间距变化趋势则与Si元素微区含量的变化趋势接近一致。A部位壁厚小于B部位,但由于凝固过程温度场分布不同,A部位温度要高于B部位,故A部位石墨颗粒数反而较少、石墨平均直径反而较大。较厚部位C和冷却较慢的部位A比B部位的珠光体含量反而多,是受稳定珠光体的元素如Mn偏析影响的结果,并且冷却速度越慢偏析越严重。铸件不同壁厚处的组织与性能的差异本质上是冷却速度和微区成分综合影响的结果。     

金属型模具局部温度控制

在金属型低压铸造过程中,对结构复杂、壁厚差异大的铸件,需要采用特殊的方法对铸件的温度场分布进行控制,达到顺序凝固并增强补缩的目的。对于金属型来说,针对铸件局部厚大部位,如远端法兰、螺纹孔凸台等,可考虑采用点冷结构,控制厚大部位的局部模具温度来实现顺序凝固,消除缩孔缩松。本文以某后盖铸件为例,对点冷结构在金属型低压铸造上的设计和实际应用进行经验总结。     

镁合金机匣盖铸件流线缺陷控制的数值模拟

利用铸造模拟软件MAGMA对机匣盖铸件重力铸造方案的充型及凝固过程进行计算,就铸件出现的流线缺陷,对浇注系统进行分析和优化,提出相应的改进方案。结果表明,由于铸件壁厚较薄,凝固前沿合金成分不均匀,导致其容易出现流线缺陷。在流线产生部位增加保温冒口可消除流线缺陷。     

铸件的复合凝固

阐述了铸件成形过程中的凝固方式,即同时凝固、顺序凝固、均衡凝固、不均衡凝固和复合凝固.复杂铸件的铸造工艺是几种凝固方式的综合运用.根据工作经验,列举了典型铸件成形所采用的原则.在铸件工艺设计时,必须根据产品结构特点,具体分析,适时采用不同的凝固方式以获得健全铸件,这是行之有效的设计方法.     

不同超声波处理方式对高碳钢液凝固组织的影响

主要研究了超声处理对高碳钢凝固组织的作用,分析了不同处理方式对其凝固组织的影响。试验结果表明:高碳钢液凝固前进行超声处理,其凝固组织没有发生明显的变化;对加稀土铈的高碳钢液在凝固前进行超声处理,凝固组织细化明显;在钢液凝固过程中引入超声波,初生树枝晶被击碎形成均匀细小的等轴晶,高碳钢凝固组织显著细化。     

计算机对“T”型铸钢件接头凝固特性的研究

本文针对普通铸钢件,用数值模拟法计算研究了不同比例、不同尺寸的“T”型接头在普通砂型铸造条件下凝固时间分布规律、凝固系数变化和拐角冷铁对其凝固过程的影响。得到有益于认识铸件中此类接头凝固特性和热节位置的变化规律,对工艺设计者认识和防止成型过程中产生凝固收缩缺陷是很必要的。     

凝固原理的前沿进展及其应用

凝固原理是揭示液固相变过程基本规律的学科领域。基于凝固原理的材料制备与成形加工技术即是凝固技术。凝固技术的应用包括铸件、铸锭的铸造,以及各种金属与非金属材料的熔体法晶体生长。在综合分析凝固技术应用背景的基础上,讨论了凝固原理和凝固技术的发展现状。归纳了不同材料加工技术所对应的凝固条件,指出不同加工工艺中凝固过程的差异仅在于对应的温度梯度和冷却速率的不同。进而从工程实践的角度分析了凝固技术研究的前沿方向,指出多组元合金凝固原理,近快速凝固原理与技术,以及多层次凝固分析及其跨尺度耦合是凝固原理与技术研究的发展前沿。最后,分别探讨了铸件、铸锭铸造以及熔体法晶体生长过程中的核心凝固问题与过程控制的原则。     

不锈钢厚板焊接凝固裂纹驱动力的三维数值模拟

利用双椭球形热源模型研究了SUS310不锈钢的三维焊接温度场,并与实验测量进行了比较．在计算温度场的基础上,重点研究了材料在凝固裂纹敏感温度区间内,焊缝金属应变场和位移场的动态场演变过程,得到了10mm厚板的凝固裂纹驱动力曲线,并利用动态单元再生方法,消除了焊接凝固过程对应变场的影响．模拟计算得到的驱动力曲线与前人实验测量的凝固裂纹阻力曲线进行了比较,初步预测了SUS310不锈钢凝固裂纹敏感性．     

磁场在材料制备中的应用

总结近几年来国内外有关磁场在材料制备中的应用现状。分别讨论和分析了稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中对金属凝固组织的影响。由于稳恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉冲磁场和强磁场在金属凝固过程中改善凝固组织的机理各不相同,在电磁学、流体力学和金属凝固原理的理论基础上,对磁场影响金属凝固组织的主要机理分别进行了讨论。另外,根据磁场发展技术的局限性对磁场在凝固过程中的应用和进一步研究进行了展望。     

On solidification shrinkage of copper–lead and copper–tin–lead alloys

Abstract

Solidification shrinkage is an important concept in achieving sound castings. In the present work solidification shrinkage was studied in copper–lead and copper–lead–tin alloys. A series of solidification experiments was performed under different cooling rates using a dilatometer which was developed for melting and solidification purposes. The volume change was measured during primary solidification and the monotectic reaction. In order to explain the volume-changing results, the sample macrostructures were studied to evaluate gas and shrinkage cavities which were formed during the solidification. Furthermore, the volume fraction of the primary phase during solidification was evaluated in the samples that were quenched from different temperatures below the liquidus temperature. A shrinkage model was used to explain the volume changes during solidification.     

冷却水温对GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的影响

借助模拟软件MeltFlow,模拟了GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的变化,分析了冷却水温变化对凝固过程参数的影响.结果表明,凝固过程参数随冷却水温的升高变化不明显；凝固过程参数沿重熔锭中心至边缘随冷却速度增大逐渐减小；局部凝固时间、二次枝晶间距、Rayleigh数变化趋势一致,在判断凝固组织优劣方面是等同的；计算模拟结果与硫印实验结果吻合良好.     

Study of shrinkage porosity in spheroidal graphite cast iron

This study aims at identifying the relationship between the shrinkage cavities and the solidification structure in spheroidal graphite cast iron. Cast samples specially designed to contain shrinkage cavities were used. The solidification macrostructure was revealed using the Direct Austempering After Solidification method, while the solidification microstructure was revealed by using colour etching. At the midsection of the pieces, the shrinkage cavities and the solidification structure were observed jointly. The study showed that the classification of shrinkage porosity found in literature does not correspond to the ductile iron solidification model recognized by most of the scientific community. Early solidification models, and therefore shrinkage formation mechanisms, were proposed in instances when there was not a thorough knowledge of the morphology of the solid phases during solidification. Nowadays, defects formation mechanisms can be described with higher accuracy. Therefore, an updated classification of shrinkage porosity for spheroidal graphite iron is proposed.     

高温合金定向凝固技术研究进展

首先回顾了定向凝固的发展历史,重点分析了液态金属冷却定向凝固的技术特点。总结了高温度梯度下制备的定向凝固法单晶高温合金在组织和性能方面的研究现状,结合作者在本领域的研究,着重分析了定向凝固温度梯度、凝固速率、晶体取向、熔体超温处理、熔体对流控制对组织和性能的作用规律和机制,认为高温度梯度定向凝固是细化组织、减少缺陷、提高合金性能的重要途径。最后展望了高温合金定向凝固的发展趋势。