振动冷却通道对合金凝固组织的影响研究

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1、摘要摘要半固态铸造可在较低的加工温度下一次性成形形状复杂且性能、精度要求高的零件，具有突出的技术先进性和显著的成本优势。冷却斜板铸造法是实现半固态铸造成形的一种简便而有效的方法，可以以较低的成本生产具有细小球晶组织的铸件。另一方面，在凝固过程中对金属熔体施加振动可以有效细化凝固组织，进一步改善铸件性能。将上述两种技术思路加以整合，建立了激冷振动实验装置，在金属液流经具有激冷作用的导流斜管进入铸型的同时，可对导流管施加可调频率和强度的机械振动，以期迸一步改善半固态浆料品质，获得具有更好组织的铸件。利用上述实验装置，以sn一15wt．％Pb合金及A卜Bwt．％Cu合金为研究对象，通过对比常

2、规铸造、激冷处理和激冷振动处理得到的凝固组织的差别，研究了激冷以及振动对凝固组织的影响规律，结果表明流管激冷处理可以有效细化晶粒组织，而流管激冷结合振动处理则可以进一步细化晶粒，实现更佳的球化效果。通过控制不同的浇注温度、冷却条件，对合金凝固组织的特征尺度进行了分析研究，发现降低浇注温度可以增加激冷晶核数量，有效细化晶粒组织；较高的铸型温度有利于减小熔体内的温度梯度，促进晶粒球化，但容易导致激冷晶核重熔，使凝固组织晶粒相对粗大；与砂型相比，金属型中获得的凝固组织细小，但球化效果相对要差。在Sn-15wt．％Pb合金的流管激冷振动处理过程中，振动强度对铸件凝固组织有明显影响，增加振动强度

3、可得到更好的晶粒细化和球化效果，但当强度达到一定程度后，进一步增强振动，对晶粒的细化球化效果的增加不再明显。对A卜5wt．96cu合金激冷和激冷振动处理获得的两种试样进行了620℃的二次加热处理，发现晶粒在熟化长大同时，其形态变得更加圆整，并且激冷振动处理过的试样组织均匀性好，晶粒球化及细化效果更为明显。关键词：半固态，振动，冷却斜板铸造，Sn-15wt．％Pb，AI．5wt．％Cu西北下业大学工学硕+学付论文AbstractSemi—solidcastingis柚edvancedformingtechnologywimoutstandingtechnologysuperioritya

4、ndremarkableeconomicaldominance，asitCanproducessophisticate—shapedcomplexpartswithhighmechanicalpropertiesandforming∞cl】racyunderratherlowprocessingtemperatures．Thecoolingslopecastingisabranchofsemi—solidcastingtechnique．anditisalsoasimpleandeffectivemethodtoproducecastingswitllfineglobularmiero

5、structureatlowcost．Ontheotherhand．thesolidificationstructureofcastingscallberefinedbyimposingvibrationonthemoltenmetalwhileintheprocessofsolidificationincertainarea．AnewequipmentWasconstructedtointegrateboththechillingandvibratingeffectinthecoolingslopecastingprocess．Vibrationwitha由ustableintens

6、ityandfrequencyCallbeimposedonthecoolingpipewhilethemoltenmetalsflowthroughit，inordertoimprovethequalityofthesemi-solidslurryandthemicrostructureofthecastings．ThesolidificationbehaviorsofSn-15wt．％PbandA1-5wt．％Cualloysareinvestigatedinthisresearchusingtheconstructedequipment．Solidificationmicrost

7、ructuresproducedbytraditionalcasting,chillingprocessedcastingandchilling／vibratingpmcessedcastingwerecomp甜ed,theresultsshowthatchillingprocessisaneffectivewayt0refinegrainwhilechilling／vibratingprocessimprove*therefiningands