铸件形成理论实验指导书

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1、冷却速度对7075铝合金组织和性能的影响实验指导书一．实验目的1.研究7075铝合金在不同冷却速度对合金铸态组织和性能的影响及其规律；2.了解各种溶剂、涂料、精炼剂、变质剂、中间合金及其选用；3.了解炉料配比的计算过程和各种炉料的准备；4.掌握真空感应电炉的操作规程及常用熔炼浇注工具的使用方法；5.了解7075铝合金的牌号及相关性能。二．实验材料绝大多数金属材料的制备加工都要经历凝固过程，控制材料凝固过程是控制材料组织、提高性能、挖掘材料潜力及开发新材料最重要的方法之一。材料凝固理论与凝固加工制备新技术研究是当今材料科学与工程前沿热点研究

2、领域。铝合金是最重要的工业结构材料之一，铸造铝硅合金是在航空航天、机械、电子等工业中大量应用的重要结构材料，凝固组织特别是共晶硅的生长形态对其性能具有决定性影响，凝固过程控制、细化凝固组织、改变共晶组织生长形态，是控制铸造铝硅合金性能的重要措施。7075铝合金是一种冷处理锻压合金，强度高，远胜于软钢，7075是商用最强力合金之一。普通抗腐蚀性能、良好机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同。抗拉强度：524Mpa；屈服强度455MPa；伸长率：11%；硬度：150HB。主要用途：航天航空工业、吹

3、塑模、超声波塑焊模具、高尔夫球头、机械设备、模具加工、用于制作高端铝合金自行车车架。特点：高强度可热处理合金、良好的机械性能、可使用性能好、抗腐蚀性能、抗氧化性能好。化学成分：Si：0.40%、Fe：0.50%、Cu：1.2-2.0%、Mn：0.30%、Cr：0.18-0.28%、Zn：5.1-6.1%、余量Al。三、实验设备25Kg真空感应电炉，真空感应熔炼炉是在真空条件下，利用中频感应加热原理，将金属熔化的成套真空冶炼设备。适用于科研与生产单位对镍基合金及特殊钢、精密合金、高温合金、有色金属及其合金在真空或保护气氛下进行熔炼和浇铸。也

4、可用做稀土金属及贮氢材料的熔炼和浇铸。四、实验内容1.完成7075铝硅合金的熔炼浇铸工艺设计方案；2.完成7075铝硅合金的熔炼；3.了解真空感应电炉熔炼原理。五、熔炼浇注过程1、铝合金的熔化1)坩埚、锭模及熔炼工具的准备①坩埚的准备坩埚可以使石墨坩埚也可以是铁质坩埚。对于石墨坩埚，首先，根据熔化量的多少选用容量适当的坩埚；其次，如果使用的是新坩埚，那么在使用之前，因由室温缓慢升温至900℃进行焙烧，以去除坩埚的水分并防止炸裂；如果使用的是旧坩埚（注意同一坩埚不能用于熔化不同牌号的合金）使用前应检查是否损坏，清除表面熔渣和其它脏物，装料前

5、预热到250～300℃，并加热到700～800℃，以除去坩埚吸附的水分及其它化学物质。对于铁质坩埚一般采用球铁坩埚，也可用铸钢（或钢板焊接）坩埚。为提高坩埚的使用寿命，其表面可进行液体渗铝处理；②坩埚、锭模及熔炼工具，使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净；③铝镁系合金的熔炼工具，使用前应在光卤石等溶剂中洗涤干净。④坩埚、锭模、熔炼工具使用前应涂防护涂料。涂料成分可见下表1：表1坩埚和工具用涂料代号名称成分配比（重量百分比）%氧化锌滑石粉水玻璃水T03涂料三号25～30/3～5余量T04涂料四号/20～306⑤涂料的配制：涂料成分中的

6、所有固体组元，配制前应磨碎，并经过100～140目过筛，然后混合均匀。使用时，先将水玻璃倒入80～100℃的热水中搅拌均匀，加入固体组元后再搅拌均匀，冷却后备用。配好后的涂料停放时间一般不超过8小时。将坩埚、锭模、熔炼工具预热到180～250℃，涂以防护涂料。①涂料可以用喷刷，要求均匀、表面光洁；对于金属型锭模，其涂料见附表8，同时，为利于补缩，远离冒口的部位涂薄些，而靠近冒口处涂厚些。必要时在产生缩孔的部位将涂料去除掉；冒口用涂膏刮上一层2～3㎜厚的涂料，以提高冒口的补缩能力。2)原材料①配制铝合金所用的金属材料应符合QB004《原材料

7、技术条件及验收标准》；②配制涂料、精炼用剂所用的辅助材料也应符合QB004中的规定；3)铝合金的配料配制铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可使用各种牌号的预制合金锭。对于回炉料，在使用及用量时都应该酌情考虑，且在装料前必须去除炉料表面上的锈迹、泥砂等污物。在确定铝合金的配制后，应进行炉料计算，炉料的计算，有元素含量计算法、炉料配比系数法等。炉料加入先后原则：当用铝锭和中间合金熔化时，首先装入铝锭，然后加入中间合金；当用预制合金锭进行熔炼时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先加入炉料中最多的

8、那一部分；当熔炉容量足以装入几种炉料时，则应首先加入几种炉料时，则应首先装入熔点相近的成分，而容易烧损和低熔点的炉料，如镁和锌，应在最后加入，采用覆盖剂时，因在炉料开始熔化时就加入溶剂。当炉料