过共晶铝硅合金中硅相细化的研究进展

过共晶铝硅合金因其耐磨性能良好而受到关注,但组织中含有粗大的初晶硅和针状的共晶硅,限制了其进一步广泛使用。本文综述了当前过共晶铝硅合金中硅相细化的一些方法,如合金化、变质处理和改进制备工艺等。其中重点介绍了合金化对过共晶铝硅合金中组织的作用;然后对各种变质剂的细化效果进行了对比分析;并讨论了改进制备工艺对硅相尺寸和形貌的影响;最后指出未来的研究方向应集中开发出适用于广泛使用的新型复合变质剂,并通过变质和改进制备工艺相结合,获得性能更加优异的过共晶铝硅合金。

回油盖隧道式二次抽芯机构注塑模设计

为解决塑件局部区域复杂特征的脱模困难问题,在注塑模具设计时首先采用局部特征分区域办法将局部难脱模特征集中分离出来,而后依据脱模方向的分布情况再进行同向集成分类,针对各集成后的脱模方向设计单次或多次抽芯机构,即脱模方向集成分类脱模设计法,从而有效地解决塑件脱模方向众多而导致的塑件整件或局部区域脱模设计困难问题。基于上述设计原理,结合润滑盒回油盖塑件的脱模设计困难问题,创新设计了一种隧道式二次抽芯机构。在该机构中,利用一根斜导柱驱动主成型块内的隧道滑块转向驱动主成型块内的另一成型活动块先完成第一次抽芯,此过程中主滑块与主成型块分离,而主成型块维持不动;然后该斜导柱再继续驱动主滑块带动主成型块完成第二次抽芯来实现塑件局部区域的脱模。结合机构运动力学分析,在该机构的结构设计中,主滑块与主成型块的闭合锁紧由楔紧块两侧不同斜角的斜面进行锁紧,其斜角分别为23°和25°,相应地,主滑块的斜导柱斜角取20°,用此参数设计的两次抽芯机构顺利地克服了塑件局部区域脱模机构设计困难难题,应用于塑件模具上,较好地实现了塑件的自动化注塑生产。塑件的模具结构为一种单点点浇口三板模具,一模一腔布局。

汽车空调管接头复杂塑件注塑模设计

为某汽车空调管接头复杂塑件的注射成型设计了一副两板式模具,解决了该塑件因结构复杂导致脱模困难、难以实现自动化注塑生产的实际问题。由于该塑件的圆柱壳主体上附加设置了90°弯管接口、斜置直管接口、法兰台直通管接口、直管+65°弯管接口等4个异型结构特征,导致塑件的脱模机构设计非常困难。为解决该问题,采用脱模方向集成分类法等设计方法将塑件的脱模机构按区域来设计,在定模一侧设计了6个定模滑块先抽芯机构用于90°弯管接口、斜置直管接口这两个特征的先抽芯脱模,6个机构的抽芯动作由定模侧增加的一侧开模打开进行机械式驱动完成定模先抽芯动作。在模具动模一侧设置了4个脱模机构,包括2个滑块机构、1个滑块+弯管复合机构和1个大尺寸推管机构。分别由斜导柱和油缸驱动2个滑块机构,用于法兰台直通管接口脱模。滑块+弯管复合机构用于直管+65°弯管接口特征的脱模,先由斜导柱驱动滑块完成直线抽芯,后由油缸驱动弯管型芯带动直线抽芯滑块一起移动,完成65°弯管特征的旋转抽芯脱模。最后,由大尺寸推管机构顶出而实现塑件的完全脱模。

汽车中控壳注塑模及其五次六元复合斜滑块设计

汽车中控壳塑件注塑模具设计中,因塑件正面和背面都需要采用斜向脱模方式脱模,特别是背面的特征组成中,特征多且构成复杂,因此为该区域特征的脱模创新设计了一种五次六元复合斜滑块机构在局部区域实施抽芯脱模,并构建了该机构的力学运动模型。该复合斜滑块机构的结构设计为:利用油缸驱动1个主体斜滑块实施主抽芯,主体斜滑块的上端设置了一个先抽芯斜滑块即上斜滑块,上斜滑块先抽芯时驱动3个斜顶、4根弹簧顶针和1个C4侧型芯镶件;主体斜滑块的下端还设置了一个先抽芯斜滑块即斜型芯,该斜型芯也先于主体斜滑块抽芯;在上斜滑块完成先抽芯后,主体斜滑块的驱动油缸先驱动斜型芯抽芯,而后再驱动主体斜滑块及其上其余5种脱模元件一起完成抽芯。为实现塑件的自动化生产,在此复合斜滑块机构设计基础上,塑件的模具结构设计成热流道两板式两次开模模具,模具中还设计了1个正面油缸斜抽芯机构和4个斜导柱滑块机构,较好地实现了塑件的自动化生产。

“两步法”蠕化处理工艺的开发与应用

蠕墨铸铁传统蠕化处理工艺采用冲入法或喂丝法,严格控制原铁液的化学成分、熔炼温度和蠕化处理过程,但因影响蠕化率的因素多铁液质量波动较大。为此采用预蠕化处理+第二次喂丝处理的“两步法”蠕化处理工艺,通过快速准确判断预蠕化处理铁液的状态,根据浇注铸件蠕化率和孕育要求,自动计算出二次喂丝的加入量,从而获得蠕化质量稳定的铁液,有利于提高蠕墨铸铁件质量的一致性。

热加工过程中M50轴承钢一次碳化物的形成与演化

针对M50轴承套圈生产过程中的真空感应熔炼、真空自耗重熔、锻造、轧制、辗环五个环节,利用OM、SEM、EDS及X射线三维成像技术分析了一次碳化物在整个生产流程中的演化。结果表明:真空感应熔炼后粗大的一次碳化物M2C和MC沿晶间呈网状析出,真空自耗重熔可减少一次碳化物的析出,自耗锭边缘处析出的一次碳化物尺寸较小,体积分数最少,为2.614%。锻造过程中网状一次碳化物被部分破碎,轧制和辗环可进一步破碎一次碳化物并使其沿加工流线分布,但并不能完全改变一次碳化物分布不均匀的情况。热变形在破碎细化碳化物的同时也会在一次碳化物内部及周围形成孔洞。

悬浮熔炼下电源参数和冷坩埚结构对铝钪合金熔体的影响

为了研究高钪含量铝钪合金悬浮熔炼过程工艺参数对熔体磁场、温度和流动的影响,实现均质组织制备,通过COMSOL Multiphysics软件对悬浮熔炼过程进行了模拟,研究了不同电源参数和冷坩埚结构对熔体熔炼的影响。结果表明:磁感线透过开缝进入坩埚内部,坩埚底部磁场强度远大于坩埚中部的。增大电流强度和增多坩埚分瓣数都会使坩埚内部的磁场变强,而增加电流频率则会使内部磁场变弱,加热效率降低。增大电流会增大熔体各个位置的温度和流速,增加频率会使悬浮力增强、温度升高、流速减小,且沿逆时针搅拌的流速减小的幅度更大。根据模拟结果获得的熔炼工艺方案为:采用24分瓣坩埚,电流400 A,频率10 kHz,在此工艺下制备出成分均匀的Al-23%Sc合金。

四缸发动机进气歧管热流道注射模设计

结合大型尺寸塑件发动机进气歧管批量生产需要,选用玻璃纤维增强聚酰胺专用塑料对其进行注射成型,材料中加纤质量分数为33%。模具使用一模一腔布局,模腔使用2个针阀式浇口进行浇注,相应的注塑工艺参数为模温70℃、注射压力100 MPa、充填时间5.5 s、保压压力50 MPa、保压时间11 s。针对塑件结构复杂、脱模困难问题,运用脱模方向集成设计方法设计了5个特殊脱模机构用于塑件的脱模;其中定模一侧布置3个联动式油缸驱动滑块斜抽芯机构,将斜向抽芯转化为水平侧抽芯,能有效减少斜抽芯机构件对模具厚度尺寸的要求;动模一侧布置的1个水平侧抽芯滑块机构和1个弯管抽芯机构,结合塑件弯管内壁的脱模采用分段抽芯脱模法进行设计,有效解决了塑件弯管内壁既有直线段又有弯管段而难以设计脱模机构的难题,保证了塑件自动化注塑生产的实现。结合弯管抽芯机构的动作需要,两板热流道模模架的开模由单次开模改进为两次开模,第二次开模使用油缸驱动动模板顶出而实现。塑件的顶出脱模借助两种油缸分两次实施顶出而实现。模具整体结构设计、机构配置合理,有较好的设计参考意义。

含双头旋转脱模机构的车用电池组件盖注塑模设计

结合某车用电池组件盖塑件采用玻璃纤维改性聚醚醚酮自动化注塑的需要,针对该塑件中局部特征难以成型的问题,设计了一副含双头旋转脱模机构的注塑模具。模具中针对所使用改性材料流动性差而导致模腔充填存在潜在困难的问题,采用单一热浇口对模腔进行直接充填。针对塑件外表面成型后脱模困难问题,设计了5个侧抽芯滑块机构用于塑件外表面局部特征的成型与脱模,其中有2个侧抽芯滑块机构设计成二次抽芯滑块机构,有效地避免了侧抽芯时塑件局部特征的脱模变形和损伤。针对塑件圆弧面两侧都要实施旋转抽芯而圆弧形芯的驱动机构设计存在干涉导致机构设计难以进行的问题,设计了一种单油缸驱动双头旋转抽芯机构,机构中使用1个液压油缸通过两个传动滑块的改向动力传动,同步驱动了塑件圆弧面两侧两个圆弧滑块的同步抽芯,避免了驱动机构运动干涉问题。设计的模具为一种两板热流道模具,单次开模,保证了塑件的自动化注塑得以顺利进行。

空调座盖塑件模内装饰成型工艺与模具设计

针对空调座盖采用塑件模内装饰(IMD)方式进行成型的要求,为其设计了一种基于高压成型3D膜片镶件的IMD成型工艺用于该塑件的成型。工艺中,IMD塑件的保护层3D膜片镶件使用0.25 mm聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜高压压制+真空吸附3D成型,内衬使用聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)合金注塑成型。所设计的IMD工艺路径包括9道工序。其中3D膜片镶件高压成型模具为一种模具闭合后具备膜片上表面高压压制和下表面真空吸附能力的双作用成型凸模,对应的高压成型工艺参数为:成型压力(35±1)Kg/保压时间(7.0±1)s/模具温度183℃。内衬的注塑成型中,内衬注塑模具为一种两板式单浇口热流道倒装模具,3D膜片镶件在型腔镶件内的定位依靠2个定模限位滑块进行定位,塑件的脱模由倒装模具动模内设置的2个油缸驱动推板及其上的10个斜顶和14根顶针共同顶出来实现。运用CAE软件Moldflow中“重叠注塑”分析序列对内衬的注塑成型进行了内衬/3D膜片镶件之间的重叠注塑成型仿真优化分析,优化结果为:内衬模腔注塑时,热浇口直径取Ø4 mm,模温79℃,熔料温度260℃,注塑压力90 MPa,保压分4段保压,分别为40 MPa-2 s/30 MPa-2 s/15 MPa-2 s/10 MPa-1.5 s。

夹杂物诱发晶内针状铁素体及形核聚合的基础研究进展

采用氧化物冶金技术提高钢板的焊接热影响区韧性是当前钢铁冶金领域研究的热点。本文从夹杂物诱导晶内针状铁素体(Intragranular Acicular Ferrite,IAF)形核和复合夹杂物有效形核二方面,综述了容易诱发IAF的夹杂物、夹杂物间的晶体学关系、钢液凝固过程中IAF的形核机理以及复合夹杂物形核聚合的研究。这能为进一步明确氧化物冶金中有益夹杂物的形核和生长演变过程提供思路。

稀土Ce变质ZK60变形镁合金的微观组织及其机制研究

在ZK60变形镁合金基体中加入了不同质量分数的稀土元素Ce。借助金相、SEM、EDS、XRD研究稀土Ce变质ZK60变形镁合金微观组织演变,探讨变质机理。结果表明,当Ce从0%增加到0.9wt%时,合金晶粒尺寸逐渐减小,尺寸由88μm减小到51μm,抗拉强度由104 MPa增加到160 MPa,伸长率从6%增加到7%;当Ce增加到1.2wt%时,晶粒尺寸反而增大到61μm,出现过变质现象;MgZn2可作为α-Mg的异质形核核心;Ce、Mg与Zn结合成Mg42Zn53Ce5化合物钉扎在晶界处,有利于减小晶粒尺寸。

Nd-Fe-B熔炼工序中浇铸曲线对合金片片厚分布的影响研究

合金片片厚对Nd-Fe-B磁体性能的影响较大。传统浇铸曲线设定采用全程一段式线性浇铸基础进行经验修正的方式,易导致不同浇铸时段的片厚不一致影响最终的磁体性能。本文通过对浇铸过程分析,构建了两段式浇铸曲线,并导入设备中进行实验。结果表明,采用两段式浇铸曲线后,合金片片厚一致性得到大幅改善,其中设计均值±0.05 mm的合金片占比达到90%以上,±0.10 mm占比达到100%。

医用电子检测仪支架双色成型模具设计

设计了1副双色注塑模具用于某医用电子检测仪支架双色塑件的成型。依据塑件不同材料不同颜色的生产要求,第一射基础件选用聚碳酸酯(PC)成型,第二射插片体选用PC/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)成型,第二射材料熔体温度比第一射材料低35℃,确保第二射成型能顺利进行。在分别制定了第一射、第二射成型工艺的基础上,设计了塑件成型的双色模具,双色模具采用旋转式结构,由两副子模具构成,两副子模具都采用两板式模具,浇注系统都采用冷流道+热嘴形式。针对有滑块机构的双色模具在第二射成型时易产生飞边问题,设计了一种双色模具三角截面斜导柱第一射免抽芯滑块机构,在该机构中,通过将常用圆柱形斜导柱改进为三角截面斜导柱、增设弹销,以及将斜导柱孔改进为“U形槽”等措施,使第一射成型时侧抽芯滑块免于侧抽芯,从而确保了第二射子模具模腔封闭的严密性,将塑件的成型品质合格率提高到99%以上。

熔炼工艺参数对TC6钛合金软偏析缺陷的影响

通过调整3种不同的一次熔炼和三次熔炼的电流、电压制备出φ640 mm的TC6钛合金铸锭,对比其化学成分的均匀性和低倍组织均匀性。研究了不同熔炼工艺参数对TC6钛合金软偏析缺陷的影响。结果表明,3种方法均可制备出化学成分均匀的φ640 mm的TC6钛合金铸锭;在一次熔炼中期持续降低熔炼电流和成品熔炼使用浅熔池熔炼的方式,可有效降低TC6钛合金中软偏析缺陷出现的概率;可使用调整熔炼参数的方式来降低熔炼输入功率,以此来减轻大规格铸锭宏观偏析。

变质剂Nd对Mg-3Si-4Zn-xNd合金组织及硬度的影响

通过向Mg-3Si-4Zn镁合金中添加变质剂Nd,制备了不同Nb含量的Mg-3Si-4Zn-xNd镁合金。通过观察初生及共晶Mg_(2)Si的组织变化,探究变质剂Nd对Mg_(2)Si组织的影响。通过试验探究Mg_(2)Si相的变化对合金力学性能的影响。结果表明,变质剂Nd对初生及共晶Mg_(2)Si相皆有良好的变质作用。当Nd含量为2.5%时,获得最佳的变质效果,初生Mg2Si由平均面积约600μm^(2)(40μm×15μm)的粗大的树枝状组织变为平均面积约139μm^(2)的细小且不规则的多边形块状组织,共晶Mg_(2)Si由平均面积约444μm^(2)的复杂汉字状变为平均面积约145μm^(2)的简单汉字状组织,合金硬度由58.75 HV0.1提高到73.27 HV0.1(最大值),提高24.7%。

MnCO_(3)对含铝铸造镁合金晶粒尺寸的影响

研究了MnCO_(3)对Mg-3wt%Al、Mg-9wt%Al镁合金晶粒的影响。采用金相显微镜对添加MnCO_(3)含铝铸造镁合金进行了显微组织分析。结果表明:铸造Mg-3wt%Al和Mg-9wt%Al的平均晶粒尺寸为365μm和340μm,Mg-3wt%Al和Mg-9wt%Al合金晶粒度随着MnCO_(3)添加量增加而减小,添加质量分数为1wt%的MnCO_(3)后晶粒尺寸分别减少到90μm和55μm。理论分析表明:合金熔体中形成MgO、Al_(4)C_(3)和Al_(8)Mn_(5)是理想的异质形核质点,由于形核质点的增加,晶粒尺寸明显减小。

高温合金大直径锭的工艺改进

对高温合金大直径锭的生产进行大范围的工艺改进必须建立完善的工艺。整个熔炼工艺的每个步骤都必须进行计算,特别的重点要放在需要计算几个熔炼参数的最终熔炼工艺上。目标的水平和限度(上限和下限)都必须由这些参数来决定。仅仅专注于最终熔炼工艺的稳态部分是不够的,开始和发热过程也必须进行检验。作为工艺控制口必定被视为最终熔炼参数之一的是熔化速率,当超过熔化速率上限时,会出现如黑斑类的正偏析,当熔化速率发展到下限时,会出现严重的凝固白斑。

Al-5Nb-B细化剂对Al-12Si合金组织与性能的影响

采用氟盐法制备了Al-5Nb-B晶粒细化剂,将所制备的细化剂按不同含量(0.0wt%、1.5wt%、3.0wt%、4.5wt%)分别添加到Al-12Si合金中。采用光学显微镜、扫描电镜对添加不同含量晶粒细化剂的Al-12Si合金的显微组织进行观察,并在电子万能试验机(D2-02001)上进行室温力学性能测试。研究了Al-5Nb-B晶粒细化剂对近共晶Al-12Si合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明:氟盐法制备的Al-5Nb-B晶粒细化剂主要包含平均尺寸为20μm的Al3Nb颗粒和5μm的NbB2颗粒。随着Al-5Nb-B晶粒细化剂含量的增大,Al-12Si合金中α-Al晶粒尺寸由未添加的1864μm减小到396μm,铸态合金的抗拉强度由128 MPa增大到145 MPa,且断后伸长率由6.9%提高到9.8%。氟盐法制备的Al-5Nb-B晶粒细化剂提高了NbB2在Al-12Si合金熔体中的形核数,有效细化了α-Al基体,提高了合金力学性能。

稀土Ce变质对ADC12铝合金组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机及布氏硬度计研究了稀土Ce改性处理对ADC12铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:当加入质量分数为0.6%的稀土Ce时,组织中粗大的初生α-Al相变得圆整、细小且分布均匀,共晶Si相由针片状变为颗粒状。稀土Ce与合金中的Al元素发生共晶反应生成Al11Ce3等金属间化合物,在扫描电镜下化合物形状为长条针状,并呈亮白色。添加质量分数为0.6%Ce有效提高了合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率,分别达到171.72、260.37 MPa和4.1%,与未添加Ce元素的合金相比分别提升了33.83%、48.69%和155%,与此同时,合金的布氏硬度也达到峰值,为88 HB。