重力铸造铝合金发动机缸盖的二次枝晶间距研究

本文以目前国内外常用的缸盖铸造铝合金牌号,通过重力铸造工艺生产的不同汽车公司的发动机缸盖为研究对象,将实际生产中难以直接测量的凝固速率转化为可以控制的浇注温度和模具温度等工艺参数加以研究.结果证实了合金中的硅元素和铜元素减小树枝晶尺寸的作用.对影响缸盖毛坯冷凝速率的浇注温度以及模具温度,尤其是对应发动机燃烧室部位的底模温度等工艺参数的研究表明,和模具温度相比,尽可能低的铝液浇注温度降低二次枝晶间距的作用更大.发动机缸盖产品燃烧室部位的结构设计对于铸件的二次枝晶间距也有重要影响.     

金属型重力铸造铝合金缸盖关键部位二次枝晶间距研究

文章重点分析了同一生产条件下同一发动机缸盖的不同关键位置的二次枝晶间距值,其结果表明,缸盖的金属型铸造工艺是符合发动机性能设计要求的,探讨了二次枝晶间距与铸造工艺、产品性能设计要求之间的关系。分析了整个缸盖毛坯铸件的凝固顺序,从而推断铸造工艺的合理性。     

结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响

通过测试与分析不同结晶压力下真空差压铸造ZL114A铝合金的二次枝晶间距,研究结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响;并建立真空差压铸造ZL114A铝合金二次枝晶间距与结晶压力和壁厚的关系。结果表明,结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距影响显著,对于相同壁厚的试样,随着结晶压力的增大,铝合金二次枝晶间距减小;在同一结晶压力下,随着壁厚的减小,铝合金二次枝晶间距减小;结晶压力小于350 kPa时,壁厚对二次枝晶间距影响较大;结晶压力大于350 kPa时,结晶压力对二次枝晶间距影响较大。     

冷却速度对铸件二次枝晶臂间距影响的模拟研究

设计了45#钢阶梯凝固试验并进行了有限元分析,研究了不同冷却速度对二次枝晶臂间距尺寸的影响。根据模拟结果拟合了冷却速度与二次枝晶臂间距经验公式,为判断铸件冷却温度、建立高温扩散退火预判机制、降低铸件偏析和避免裂纹的产生提供理论依据。     

稀土铝合金的枝晶间距

研究了加稀土Ｌａ、Ｃｅ或Ｙ的工业纯铝及Ａｌ－Ｍｎ,Ａｌ－Ｍｇ,Ａｌ－Ｃｕ,Ａｌ－Ｌｉ,Ａｌ－Ｃｕ－Ｌｉ,Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ,Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ,Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ等１４种合金的枝晶间距。讨论了微量稀土、原合金元素、冷却速度和有效晶粒细化剂对枝晶的细化作用。结果表明,在各种冷速条件下,微量Ｌａ、Ｃｅ或Ｙ能显著细化工业纯铝和各种铝合金的枝晶;提出的溶质传输特征参数Ｐ０可正确反映稀土对铝合金枝晶的细化能力与原有合金元素的种类和含量的关系;冷却速度越大,稀土。对铝合金枝晶的细化作用越小;有效晶粒细化剂对铝合金枝晶的细化作用远不能与其对铝合金铸态晶粒的有效细化相提并论。     

定向凝固一次枝晶间距的历史相关性

采用透明模型合金丁二腈－１．０ｗｔ－％丙酮进行定向凝固实验，考察了一次枝晶间距随凝固控制参数变化的动态响应规律，发现一镒枝晶间距选择一个较宽的分布范围，而平均一欠间距具有明显的历史相关性，将实验与主要理论模型进行了比较。     

挤压力对晶体生长速度及枝晶间距的影响

研究了挤压铸造时挤压力对宏观晶体生长速度的影响，给出了晶体生长速度表达式。结果表明：挤压力对合金宏观晶体生长速度的影响除与合金成分有关外，在某些挤压条件下，当形核率的增加幅度超过长大速度时，则挤压力可使宏观晶粒细化；反之，会使宏观晶粒变粗。随着挤压力的提高，合金凝固速度加快，一次枝晶间距和二次枝晶间距都随之减小，从而细化了树枝晶。     

Al—4.5Cu单晶定向凝固一次枝晶间距研究

采用Ａｌ－４．５Ｃｕ单晶进行台阶变速定向凝固实验，考察了金属合金中一次枝晶间距随凝固生长速度变化的动态响应规律，结果表明，对于确定的凝固控制参数，稳态一次枝晶间距选择一个较宽的容许分布范围，同时，平均一次间距的选择也是凝固系统所经历的历史显著地相关，实验结果很好支持了Ｈｕｎｔ－Ｌｕｅ提出了枝晶生长一次间距的下限模型。     

一次枝晶间距的数值统计模型

从统计学随机性和动力学必然性的角度，通过对定向凝固界面形态演化过程的分析，结合现有的实验观察与已有的枝晶模型，采用统计学随机模拟的方法提出了一个在恒速定向凝固条件下列状晶生长一次枝晶间距的数值统计模型，模型所得数值结果与实验结果吻合得很好。     

铸件模数Mc对A357合金二次枝晶臂间距及致密度的影响

研究试样直径和铸件模数Mc与铸件二次枝晶臂间(SDAS)的关系，通过测试A357合金不同凝固条件下铸件不同部位的SDAS，得出砂型铸造凝固条件下SDAS与铸件模数M之间的关系式。研究了铸件模数等对铸件致密度的影响，确定了获得高致密度铸件的合理的凝固条件。     

铝合金凝固过程中传热系数的数值求解及二次枝晶间距预测

以A357合金为研究对象,利用反运算,即试验温度曲线与模拟冷却曲线有限元对比耦合的方法,计算了在空冷和水冷条件下铸件/铸型间传热系数与冷却时间的关系,获得了精确的边界条件。在此基础上,对合金凝固过程中的冷却行为以及二次枝晶间距的分布进行模拟,并与试验结果进行对比。结果表明二者相符合。     

镍基单晶高温合金一次枝晶间距的统计研究

采用籽晶法制备了3种[001]取向的镍基单晶高温合金。通过正方形估算法和直接测量法统计了合金不同凝固高度的一次枝晶间距。该方案消除了晶界和晶体学取向对一次枝晶间距的影响。随着凝固高度升高,3种合金的一次枝晶平均间距逐渐增大。两种统计方法的一次枝晶平均间距相近,说明两种方法的精度均较高。此外,3种合金的一次枝晶间距在较大的范围内变化,且呈正态分布。3种合金的一次枝晶间距上限是下限的5.4~8.5倍。     

冷铁工艺对Al-Si-Mg合金二次枝晶间距及致密度的影响

基于Al-Si-Mg合金的树脂砂铸造过程,研究了冷铁工艺对Al-Si-Mg合金铸件二次枝晶间距（SDAS）及致密度的影响。分析不同条件下铸件的凝固过程,研究了冷铁厚度、冷铁安放位置的改变对铸件二次枝晶间距的影响,考察了冷铁的热容量对铸件二次枝晶间距的影响;试验得到不同厚度冷铁的有效作用距离,在此基础上并结合试验结果,绘制了铸件模数、铸件长度及应加冷铁厚度之间的综合关系网络图,为指导实际生产提供了科学依据。     

电源频率对GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的影响

使用MeltFlow软件模拟了GH4169合金电渣重熔凝固过程参数的变化,分析了电源频率变化对凝固过程参数的影响。模拟结果表明,凝固过程参数随频率的增大逐渐减小,且频率小于40Hz时,变化剧烈,大于40Hz后趋于平缓;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;频率增大到一定程度后,凝固组织优劣与其无关;工频条件下可以获得比低频更好的凝固组织。计算模拟结果与硫印试验结果符合,能够预测不同工艺条件下缺陷的产生及程度,能够设计和优化现有的工艺并改进铸锭质量。     

铝合金铸造中冷铁作用效果的研究

通过试验与数值模拟相结合的方法,研究了冷铁厚度对T型铝铸件缺陷位置的影响,并根据T型铝铸件不同点处温度的变化来研究冷铁的有效作用距离.结果表明,当冷铁厚度增大到30 mm后,缺陷位置和冷铁的有效作用距离不再随着冷铁厚度的增加而改变.该研究对铝铸件的凝固过程中冷铁的应用具有参考作用.     

差压铸造凝固条件对A357合金二次枝晶的影响

研究了差压铸造不同工艺参数对A357合金二次枝晶间距的影响。试验结果表明,安放冷铁的石英砂型减小二次枝晶间距的能力最强;由于端部的激冷效应,离冷端越近,二次枝晶间距越小;压力对二次枝晶间距没有明显的影响;为了获得UTS≥320 MPa的铸件,二次枝晶间距应控制在55 μm以下,即VL≥0.23℃/s。     

二次枝晶臂间距的研究

研究枝晶二次臂间距对于提高铸件力学性能有重要意义.本文中概述了3种二次枝晶臂间距理论模型,介绍了对Cu-Zn合金二次臂间距的实验结果.针对Cu-Zn合金,对理论模型的计算结果与实验结果进行了比较.结果表明,在冷却速度为0.06～130K/S、局部凝固时间为0.35～750S时,3种模型的计算结果与实验结果的相对误差平均值分别是11.3%、10.5%和11.5%.