喷射沉积连续挤压过共晶Al-Si合金的区域控制研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:wfljk
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过共晶Al-Si合金是最常见的铸造铝合金,具有较低的热膨胀系数,高的耐磨性能和抗咬合性能,广泛应用于多种活塞元件。然而采取常规铸造制备过共晶Al-Si合金时,常会形成粗大的长条或块状初晶硅,这些初晶硅不仅严重割裂了基体的连续性,增大了材料脆性,还造成切削加工困难,影响了过共晶Al-Si合金的应用。过共晶Al-Si合金初晶硅的细化成为目前研究的热点。喷射沉积是一种细化初晶硅制备高性能Al-Si合金的方法。采用喷射沉积连续挤压工艺制备过共晶Al-Si合金,将常规的喷射沉积+致密化的方式大大缩短。实现该工艺的核心是如何使喷射沉积制备的快速凝固半固态坯料沉积到狭窄的挤压机轮槽。本论文为解决这一问题进行了大量的装置试制与试验,在不断的探索中总结区域控制方法,具体的研究内容有:(1)设计制造了多个流型控制器,有最初双辊流型控制器改造的四辊流型控制器和大铜辊流型控制器,小四辊流型控制器,水冷小四辊流型控制器,双旋转盘流型控制器。(2)通过试验分析了不同流型控制器的区域控制效果,以及各自结构的优缺点,发现装水铜旋转盘流型控制器区域控制效果最好,采用导热性能较好的铜制圆盘并装水的方式更不容易出现粘铝现象。(3)双旋转盘流型控制器制得的沉积坯达到了预想中的窄条状,中部宽约10mm,总长约340mm,形状与连续挤压机轮槽匹配较好。(4)进行喷射沉积连续挤压试验,双旋转盘流型控制器材料的总利用率达到了18%,相比之前的双辊流型控制器材料利用率不足1%,大四辊流型控制器材料利用率7.1%,大铜四辊流型控制器材料利用率9.9%,有了明显的提高。(5)采用双旋转盘流型控制器进行Al-20Si喷射沉积连续挤压试验,材料的微观组织大大细化,初晶硅等效直径为3.4μm,球度1.2,弥散因子2.3μm,抗拉强度达到204MPa,延伸率大于6.8%,硬度值达到101.4HRB。
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