铝铸件中缺陷与铸造条件及力学性能的相关性

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本文综述了铸造铝合金中最主要的两大缺陷(氧化夹杂和孔洞)的形成机理、分类、对铸件力学性能的影响以及氧化夹杂对孔洞形成的影响;在体视显微镜下定量检测不同铸造条件下两种铝合金即A356和B319中的氧化夹杂和孔洞的数量,大小和分布,探讨了不同的铸造条件(除气、过滤与否)对氧化夹杂和孔洞数量、大小以及在铸件中分布的影响,分析了铝铸件中氧化夹杂在孔洞形核过程中所起的作用,并对A356、B319铸造铝合金中孔洞和氧化夹杂与铸件力学性能(主要是抗拉强度和延伸率)的相关性进行了考察。主要的研究结果如下:   在A356和B319铸造铝合金试样断口上,无论过滤与否,0.1mm以上的氧化夹杂都很容易观察到。因此,在铸造铝合金中,即使经过过滤除气处理,氧化夹杂的存在还是很普遍,几乎是很难避免的。尽管0.1mm以上的孔洞的数量往往会少于氧化夹杂,但是和氧化夹杂一样,无论除气与否,孔洞始终会存在于铝合金铸件中。除气和过滤处理对不同铸造条件下铝合金中缺陷的性质影响不同,总的来讲,除气处理从不同的角度降低了铝合金铸板中氧化夹杂和孔洞的含量,但是在进行过滤处理时一定要相当谨慎,尽管过滤处理能有效地降低一些铸板中缺陷,但是也会造成某些铸板中氧化夹杂的恶化。铸件中孔洞的形成与氧化夹杂存在着密切关系,氧化夹杂为孔洞形成提供了有效的形核基底,使得孔洞更容易在铸件凝固时形成,但它不是所有孔洞的形核基底,同样,也不是所有的氧化夹杂都会诱发孔洞的形成。   随着缺陷面积率和最大尺寸的增加,试样的力学性能都呈现一个下降的趋势,其中孔洞面积率与抗拉强度,氧化夹杂面积率与延伸率呈现出相对较强的相关性,成一阶指数衰减函数分布,A356中缺陷最大尺寸与延伸率呈现相对较好的线性关系。但是缺陷的数量与拉伸试样的力学性能指标相关性不大。在其他缺陷影响不大的情况下,裂纹会优先在尺寸较大的孔洞和氧化夹杂处产生,并在外加应力的作用下急速扩展,发生断裂。
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