基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究

目的 探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法 以某精密构件为研究对象,借助ProCAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750 ℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果 数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论 通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。     

冷轧对Al_(10)Cu_(25)Co_(20)Fe_(20)Ni_(25)高熵合金组织结构及力学性能的影响

对铸态Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金进行冷轧处理后进行室温拉伸测试,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对其相结构、微观组织形貌及拉伸断口进行分析。结果表明:经冷轧工艺处理后,Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金硬度最大为285HV,较轧制前提高了51.6%;在变形量为40%时,抗拉强度达到最大值,为638MPa,是铸态合金的2.7倍。拉伸断口分析表明,铸态合金的断裂模式为树枝晶沿晶断裂和韧窝型延性断裂,而冷轧态合金主要为韧窝型延性断裂模式。     

铝合金端盖件压铸工艺的数值模拟

运用铸造模拟软件Procast对一模四腔的A356铝合金压铸零件进行数值模拟,分析铸件的充型凝固过程,预测缺陷。结果显示：在压射速度为2．5m／s,浇注温度为650℃,模具温度为240℃的条件下四腔同时充填,充型平稳,排气良好,得到充型完整、无缩松缩孔、气孔倾向小的铸件。     

T4 热处理对石膏型 AZ91 铸造镁合金组织和性能的影响

用石膏型熔模铸造技术,成功制备了AZ91镁合金铸件.用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了AZ91镁合金铸态及T4热处理态的显微组织演变和力学性能.结果表明,分布在铸态AZ91镁合金晶界的网状β-Mg17Al12相在T4热处理过程中逐渐溶解,铸态和T4热处理态中均存在大量的A18Mn5化合物,T4处理后,其力学性能显著提高.     

铝合金壳体件压铸工艺的数值模拟

基于UG平台设计了铝合金壳体压铸件的浇注系统和排溢系统,并运用铸造模拟软件Anycasting进行了数值模拟。通过分析铸件的充型及凝固过程,判断设计的合理性。模拟结果表明,在压射速度为2m/s,浇注温度为670℃,模具预热温度为180℃的条件下,铸件充型平稳,无明显缺陷。     

充气阀组件壳体断裂分析

某型直升机用气源装置T6态7A09铝合金充气阀组件壳体与气瓶连接的螺纹退刀槽根部发生断裂。结合气源装置的存储条件、使用及断裂情况,通过断口分析、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法,对失效现象进行了系统的分析。结果表明:失效原因是应力腐蚀断裂,并从原材料选择和腐蚀防护等方面提出了针对性建议。     

蛇形通道制备半固态浆料均热后的流变压铸

为了研究蛇形通道制备半固态浆料并经过均热后的流变压铸性能,以A356铝合金为材料进行实验研究.结果表明:当浇注温度为680℃、均热功率为1.6～2.5 kW时,半固态浆料的微观组织可以达到均一,而且初生α(Al)的形貌更加圆整;该浆料经过流变压铸成形后,在铸态下拉伸试样的抗拉强度可达245～260 MPa,伸长率可达8.5%～13%;经过T6热处理后,拉伸试样的抗拉强度可达295～320 MPa,伸长率可达7%～11%.均热可以对浆料的整个温度进行调整来满足不同铸件的流变压铸.     

壳体耳片断裂失效分析

某2A12铝合金壳体在系统分离试验时发生耳片断裂失效,为分析其断裂原因对壳体耳片进行了化学成分分析、金相检验,断口分析以及能谱分析。结果表明：该壳体耳片断口为典型的木纹状断口,断裂起源于零件表面的未溶杂质化合物聚集处;导致其断裂的主要原因是壳体原材料挤压变形量不够,加之淬火加热温度不足,使材料显微组织中存在较多铸态枝晶网状不良组织和未溶化合物,降低了材料的强度和塑性。     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

充型过程的数值模拟及水力模拟实验验证

为了提高充型模拟的计算精度，改进和修正了传统的用于模拟自由表面的“施-受体”算法，针对体积函数提出了新的处理自由表面的“三维施-受体”算法，为了检验新方法，对同一方形验证铸件设计了两种不同浇注系统，并对其同时进行了水力模拟实验和数值模拟计算，数值模拟计算结果与水力模拟实验结果一致，研究表明：浇注系统几何形状对充型模式有重要影响；“三维施-受体”算法减少了计算误差，提高了计算精度，不仅能够准确地预测浇注系统对充型模式的影响，而且在评估和辅助浇注系统设计方面具有巨大潜力。