挤压铸造零件沿流程方向的成分偏析及组织偏聚

采用挤压铸造(液态模锻)工艺制备了A357铝合金螺旋线试件,使用化学成分分析和金相分析方法研究了流程长度对合金成分偏析及组织偏聚的影响.结果表明:在沿流程方向上,流程的开始端和流程末端的Si元素和Mg元素含量大于流程中段的含量.合金的初始α晶粒尺寸随着流程长度的增加先增大后变小.初生固相率随着流程长度的增大呈现波动变化.造成流程成分偏析和组织变化的原因是在挤压铸造凝固阶段中补缩液相的强迫运动.     

压力对A380铝合金的铸造组织和力学性能的影响

对A380铝合金进行了挤压铸造成型和传统重力铸造成型,并制得试样.采用偏光显微镜、扫描电镜、定量金相分析、拉伸性能测试等手段,研究在不同压力下挤压铸造A380铝合金的铸造组织和力学性能.结果表明:当压力在0~75MPa范围内时,随着压力的增加,一次枝晶臂尺寸和气孔率得到大幅下降,共晶组织体积分数增加;二次枝晶臂间距减小;针状富铁β-Al5FeSi相尺寸大幅度减小,同时有部分汉字状α-Al8(Fe,Mn)3Si2相生成.当压力在75~100MPa范围内时,压力继续增加对合金组织细化、第二相形貌改善和力学性能提高的作用不明显.挤压铸造试件与重力铸造试件相比,气孔率减小,显微组织细化,力学性能显著提高.当压力为75MPa时,挤压铸造A380铝合金的铸态抗拉强度和伸长率分别比重力铸造提高19%和65%.     

废杂铝熔化再生工序的能耗模型

随着对工业节能和环保要求的不断提高,废杂铝回收和再生过程的能效研究受到了广泛关注.分析了在熔化工序中各主要因素对能耗的影响,建立了废杂铝熔铸过程熔化工序的能耗理论模型.以燃气炉为主要熔炼设备,将熔化工部能耗分为目标物料耗能、均匀化搅拌耗能和其他形式耗能,并分别建立了他们的定量计算公式.通过对比批式单体炉和连续双室炉的设备和工艺差异,分析了主要影响因素对二者能耗的影响程度和趋势,发现双室炉较单体炉具有10%以上的节能能力.     

A356熔炼过程中Ca和Sr质量分数的变化规律及预报模型

Ca和Sr是铸造铝硅合金中最有效的变质元素,一般在浇铸前以中间合金的形式加入.然而在废杂铝熔铸再生工业中,原料中常含有微量的Ca和Sr,预控它们在熔炼过程中的含量变化是它们再利用的前提.本文以工业A356铸锭为原料,实验研究了熔炼温度和保温时间对Ca和Sr质量分数变化规律的影响.结果表明:Ca和Sr质量分数随着保温时间延长均呈Exp3P2规律下降,且随熔炼温度升高质量分数下降速率均逐渐提高.根据热力学和动力学分析可知,在废杂铝熔炼再生过程前期主要发生[Ca]和[Sr]与熔体中的氧发生氧化反应生成CaO和SrO,这些氧化物又会与Al2O3反应生成Al2O3·6CaO和Al2O3·SrO,经扒渣操作后Ca和Sr质量分数下降.在熔炼中后期,[Ca]和[Sr]以扩散至熔体表层还原Al2O3的方式使它们的质量分数降低.计算得出在660～740℃熔炼A356合金时Ca和Sr氧化反应的表观活化能分别为182.6kJ·mol-1和117.8kJ·mol-1,两者均受化学反应过程控制.根据Ca和Sr质量分数的变化规律建立了它们的质量分数预报模型,经生产验证表明预报误差均小于10％,可用于预报废杂铝熔炼再生过程Ca和Sr的质量分数.     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.