论文部分内容阅读
A356合金是铝合金家族中最常用的铸造合金,不仅拥有良好的机械加工性能和铸造性能,而且具有流动性好、气密性好,收缩率小和热裂倾向小等优点,被广泛应用于航空、汽车等制造业领域。但是在常规铸态条件下,A356铸造合金的微观组织由粗大的α-Al枝晶和共晶Si组织构成,共晶Si相呈粗大的块状或板条状沿枝晶间随机分布,严重地割裂了基体,降低了合金的性能。因此如何改善α-Al晶粒和共晶硅的形态和尺寸就成为改善合金力学性能的关键所在。本文以A356合金为研究对象。首先,通过向A356合金中添加不同含量的稀土Y元素,研究了稀土Y对A356合金铸态组织和性能的影响。然后对变质后的合金进行不同的热处理,研究T6热处理工艺和T6I6双级时效工艺对合金组织和性能的影响。最后,利用研究成果和运用数值模拟软件设计滚轮支座浇注工艺,切实解决企业滚轮支座强度差塑性低的问题。研究结果显示,稀土Y可以细化A356合金铸态晶粒,而且改善了共晶硅的形态,使条状或长棒状的共晶硅向针状或短棒状转变。同时稀土Y元素的加入对A356合金中气孔的起到了抑制的作用。当稀土Y元素含量为0.3%时,合金组织就得到了明显的改善,共晶硅相由粗大的针片状变为细小的纤维状,其力学性能有了初步的提升。为了继续提升A356-0.3Y合金的力学性能,通过正交试验,研究了T6热处理工艺参数对合金组织和力学性能的影响,得出了T6优化热处理工艺为:535℃×4.5h+145℃×4h。同时研究了T6I6双级时效工艺对合金组织和力学性能的影响,优化了T6I6双级时效工艺参数。当预时效为120℃×3h,再时效为180℃×1h时,Si颗粒球化程度与均匀度俱佳,而合金的抗拉强度可达到289MPa,伸长率保持在10%-11%左右,硬度HB为91。利用研究成果和结合数值模拟技术,针对企业问题进行实例验证。基于Procast数值模拟软件,对滚轮支座充型过程进行数值模拟,预测缺陷的发生部位和区域,通过优化浇注工艺参数和合理设置浇冒口、冷铁等,得到可行的浇注工艺并制备出完整的滚轮支座铸件。经过稀土Y元素变质和T6I6双级时效工艺后的滚轮支座,其承重载荷达到了2500Kg,解决了企业的实际问题。