铸造铝—石墨复合材料

本文主要介绍作者提出的石墨不镀层加入铝液制造铝——石墨复合材料的新的旋涡法工艺,并对这种材料在挤压铸造与重力铸造条件下的机械、物理性能作了测定。指出铝——石墨复合材料具有优越的耐磨性、抗擦伤性和吸震性,适合于制造活塞等耐磨机件。     

铝熔体与石墨的润湿性研究

采用座滴法研究石墨表面沉积钛薄膜对熔融铝与石墨在真空条件下润湿性的影响。结果表明,温度提高,加快了界面反应,石墨表面沉积的膜变厚,最终接触角变小,润湿效果变好。     

纯铝与石墨、SiC和Al_2O_3的润湿性

纯铝与过滤材料和夹杂物之间的润湿性是影响铝的过滤性能的重要因素。在10-8bar真空条件下于1000~1300°C,研究液态铝与氧化铝、SiC和石墨之间的润湿角。为了描述铝的过滤和浇铸等在低温条件下铝与陶瓷的润湿行为,使用半经验模型进行研究。计算出的700°C的纯铝与氧化铝的润湿角为97°,与玻璃体石墨的为92°,与单晶和多晶石墨的为126°,与单晶的为SiC79°。结果表明：在浇铸温度下铝不能润湿氧化铝和石墨（或者Al4C3）,但可以润湿SiC。因此,为了让铝能够浸润过滤材料,在铝过滤时需要施加一个压力差作为推动力。提高温度也可以改善铝与陶瓷间的润湿性。     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

复合工艺制备炭/炭密封材料弯曲断裂特征

为使高性能碳/碳(C/C)复合材料在航天密封材料领域中得到进一步的应用,研究了碳布叠层以及碳毡结构的C/C复合材料在一定压力下气体的渗漏情况,对比试样为俄罗斯高强石墨密封环材料,采用扫描电镜观察分析气体通过C/C复合材料的途径.结果表明:C/C复合材料比高强石墨更适合用做航天动密封材料.碳毡C/C复合材料比碳布叠层C/C复合材料气密性更好.C/C复合材料中的穿刺纤维、贯穿基体的孔隙和裂纹以及纤维与碳基体的结合情况对密封材料的密封性能起到很大的影响.     

铝液对石墨润湿过程的研究

铝-石墨复合材料制造中的突出问题是铝液与石墨的润湿能力很差,为此大多在工艺上采取措施,如石墨表面喷涂Ti-B,Ni或Cu涂层,或采用流变铸造等。然而这些措施使得工艺复杂、成本提高,因而推广应用受到限制。为改善铝液与石墨的润湿能力,有必要深入研究铝液对石墨的润湿过程。国内外这方面报道甚少,而且所报道的结果差别较大。我们通过长时间的保温试验,仔细地研究了不同温度下铝液对石墨的润湿过程,发现了一些新的现象。     

铸铁在铝液中浸蚀机理的探讨

研究了铸铁在铝液中的浸蚀机理，发现铸铁在铝液中是通过铝原子的扩散，形成铁铝合金层后剥落和溶解造成浸蚀的。铸铁中的片状石墨对铝原子的扩散有很好的阻碍作用，并在铸铁表面上形成由石墨碳、Al_4C_3和铁铝化合物组成的保护层，进一步提高铸铁在铝液中的耐浸蚀性能。获得均匀分布的细小A型石墨，消除碳化物有利于提高耐浸蚀性能。     

真空下氯化亚铝歧化法提取铝的设备研究

设计了真空刚玉管式炉和真空石墨炉。真空刚玉管式炉不适于进行氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应。真空石墨炉成功用于利用该反应提取铝的实验研究,其高温反应区的温度可以控制在25℃~1570±2℃的范围内,其三氯化铝升华区的温度可以控制在25℃~200±2℃的范围内,且真空石墨炉操作方便。     

铝合金压铸件排气道减速结构的分析

为保证压铸件品质,常采用真空压铸,但真空阀芯受铝液的惯性冲击力会失灵,影响真空度,使抽真空效果降低。针对某压铸件的排气系统,利用Anycasting软件进行模拟,发现铝液达到真空阀时速度接近68m/s,速度极高。通过在铝液到达真空阀前端增加减速结构以解决真空阀堵塞和断裂问题。     

复合石墨组织铸铁抗铝液侵蚀的机理及应用

石墨与铝合金熔液之间润湿性差，在有限铝液高度时，铝液对灰铸铁石墨片之间的铁组织的侵蚀也可忽略。可利用具有片状组织的灰铸铁抵抗铝液侵蚀；将铸件内层设计为球墨铸铁以利用其高温强度性能；该复合层铸铁件可用铸造方法一次获得。试验结果证实了复合石墨铸铁用于处理铝合金熔液的装置是可靠的。     

Fabrication of Short Graphite Fiber Preforms for Liquid Metal Infiltration

Starch-based and paraffin wax (PW)-based binders were used to fabricate short graphite fiber preforms for liquid metal infiltration. The effects of different binder components and debinding process parameters on the properties of short graphite fiber preforms were investigated. The results indicate that the graphite fiber preforms with appropriate porosity of 58-62% and relatively high compressive strength of about 2-3 MPa can be made by starch-based and PW-based binders. The graphite fiber preforms made from the PW-based binder exhibit higher compressive strength than that of the starch-based binder. Graphite fiber reinforced aluminum composites fabricated by utilizing these preforms through vacuum pressure infiltration have relatively high density of 98.5% and thermal conductivity of 186.3 W/m K, proving the applicability of the prepared preforms for liquid metal infiltration.     

热压烧结Gr/6061Al复合材料制备与组织性能研究

实验采用了热压烧结的方法制备了1~25vol%片层石墨(Gr)含量的Gr/6061Al复合材料,并采用了纳米铝粉包覆片层石墨的混粉工艺提高片层石墨在铝基体粉末中的分散均匀性。所制备的复合材料中,片层石墨均匀分散在铝基体中,界面结合良好,未发现界面反应产物的存在,通过透射电镜观察到了少层石墨烯的存在。1~15vol% Gr含量的Gr/6061Al复合材料的致密度均高于90%;复合材料的致密度和摩擦系数随着片层石墨含量的增加具有相同的变化趋势,都逐渐降低;石墨含量从1vol%增加到25vol%时,复合材料摩擦系数(COF)呈逐渐降低的趋势;与1vol.%Gr含量的Gr/6061Al复合材料相比,其他Gr含量的复合材料的磨损率均较高。     

真空热处理对石墨-铝硅复合材料综合性能的影响

证明了真空热处理过程对用熔铸法重力浇注制备的优质石墨铝硅复合材料的性能有较好影响。通过与石墨包覆铜法和简单可靠的机械合金化法相比较， 证明经真空热处理过程制备的上述材料的高温强度达到１５０ ＭＰａ 以上， 力学性能、物理性能也较好， 是制取优质石墨铝硅复合材料必需可靠的手段， 该法还具有工艺简单可靠、成本低廉     

A new dynamic method for measuring hydrogen partial pressure in molten aluminum alloy

Hydrogen partial pressure is an important parameter to calculate hydrogen concentration levels in molten aluminum alloy. A new dynamic method for measuring hydrogen partial pressure in molten aluminum alloy is studied. Dynamic and rapid measurement is realized through changing the volume of the vacuum chamber and calculating the pressure difference ΔP between the theoretical and measured pressures in the vacuum chamber. Positive ΔP indicates hydrogen transmits from melt to vacuum chamber and negative ΔP means the reverse. When ΔP is equal to zero, hydrogen transmitted from both sides reached a state of dynamical equilibrium and the pressure in the vacuum chamber is equal to the hydrogen partial pressure in the molten aluminum alloy. Compared with other existing measuring methods, the new method can significantly shorten the testing time and reduce measuring cost.     

球铁铝锭模材料热疲劳性能的研究

模拟铝锭模的使用条件,研究了不同基体组织球墨铸铁的热疲劳性能.结果表明,退火铁素体铝铸锭模使用寿命最长.该铝锭模安装在包头铝业公司的2台铝锭连续铸造机上使用,平均每天铸锭48t/台,连续使用410天.而普通材质的球铁铝锭模使用寿命仅为120到150天左右.     

造铝合金ZL114A熔炼工艺的改进

采用ZS-AJ10C精炼剂替代六氯乙烷,在铝液中加入0.1％的A1Ti5B晶粒细化剂,并用氩气石墨精炼机进行二次精炼等工艺措施对ZL114A铸造铝合金熔炼工艺进行了改进.结果表明:采用改进措施后,可提高变质效果,降低铝液中铁元素与氢气的含量,显著改善ZL114A铸造铝合金液的质量,并可将回炉料的添加比例提高到70％～80％,增大了回炉料的使用率.     

几种封闭方法处理后铝阳极氧化膜的耐蚀性比较

通过极化曲线、开路电位监测、交流阻抗技术等电化学方法研究了工业纯铝L3阳极氧化膜试样在1mol/LNaCl溶液中的电化学行为,比较了经过沸水封闭、重铬酸钾封闭和镍盐冷封闭处理后的氧化膜试样的耐蚀性。结果表明:封闭处理改善了氧化膜试样在氯化钠溶液中的耐蚀性,耐蚀性从弱到强的顺序是:未封闭<沸水封闭<重铬酸钾封闭相似文献   

等离子喷涂灰铸铁涂层的研究进展

在汽车上使用轻质铝合金发动机可以有效减少燃油消耗和环境污染,但铝合金的耐磨损性能较差,从而造成发动机工作过程中气缸壁面容易磨损。利用表面改性技术对铝合金表面进行强化处理,可以满足其作为滑动部件在高载荷条件下的使用要求。灰铸铁较低的成本和其中石墨的自润滑作用,使其成为铝合金发动机气缸表面保护涂层材料的首选。等离子喷涂技术以其高效率和灵活性在表面强化领域受到广泛应用。因此,利用等离子喷涂制备灰铸铁涂层成为改善铝合金发动机气缸表面耐磨性的有效方法之一。但是,由于等离子喷涂过程中熔滴冷却速度极快,等离子喷涂很难得到含大量石墨组织的灰铸铁涂层。以调控灰铸铁涂层中的石墨含量为目的,总结了等离子喷涂灰铸铁涂层的研究现状,以及基体温度、颗粒尺寸、添加合金元素等对熔滴冷却速度的影响,并以此为基础,结合凝固理论分析了在涂层中保留灰铸铁粉末中的石墨组织的可行性,同时分析了在铸铁涂层中保留石墨所面临的主要问题,并提出了解决这些问题的主要措施。最后就在等离子喷涂灰铸铁涂层中保留石墨的研究方向进行了展望。     

A new method of fast measuring surface tension of melt cast iron and its application in graphite shape identification

1. Introduction In a casting process of alloy, many casting process parameters, such as refining and inoculating, gas isolation, mould filling ability and the surface roughness of casting, relate to surface tension of alloy. So, it has been approa- ched for a long time of interest by foundrymen and metallurgists to invent an effective method of fast measuring surface tension. Traditional methods of measuring surface tension can be classified into static and dynamic methods. Static method calcu…     

Microstructure and properties of vacuum counter-pressure cast aluminum alloy

As a special casting process, counter-gravity casting has many advantages especially in producing thin-wall complicated castings and has widely been used in industry [1]. In recent ten years, various different counter-gravity casting processes have been continuously developed such as vacuum suction casting, low-pressure casting and counter-pressure casting [2-4] et al. Vacuum counter- pressure casting is a new kind of counter-gravity casting technology that was developed in recent years. It ha…