定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明:定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。

La对定向凝固Al-4.5%Cu合金热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对加入La的定向凝固Al-4.5%Cu合金进行热疲劳性能试验。结果表明,加入适量La对定向凝固Al-4.5%Cu合金的热疲劳性能有不同程度提高,其中,加入0.3%La的热疲劳试样疲劳性能较佳,达到热疲劳裂纹萌生所需的热疲劳循环次数最多;通过热疲劳循环次数与主裂纹长度的动态关系图,发现热疲劳裂纹的扩展有别于一般由机械交变载荷造成的常温疲劳,呈现先快后慢,阶段性扩展。

晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响

采用定向凝固方法,研究了晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金一次枝晶间距的影响。试验结果表明,晶体生长速率对定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织影响非常显著。生长速率较低时,获得的组织为粗大的树枝晶,一次和二次枝晶都比较发达,定向凝固组织特征不明显;晶体生长速率为60μm/s以上时,定向凝固组织特征明显显现出来;随着晶体生长速率的进一步提高,枝晶细化,枝晶间距明显减小;晶体生长率为123μm/s时,此时测得一次枝晶间距值(104.7μm)和Hunt模型的计算值(98.8μm)能比较好的吻合。

Cu含量对Al-Cu合金定向凝固组织及一次枝晶间距影响

选用Al-Cu合金进行定向凝固试验,对不同铜含量的Al-Cu合金一次枝晶微观组织形貌进行分析,并测定了一次枝晶间距。实验结果表明:在铜含量较低时,适当增加铜含量能促进枝晶生长的规整性;当含铜量为1.77%时,定向凝固组织并不明显。随着含铜量的增加,可观察到较为细小的一次枝晶组织,一次枝干呈平行生长趋势,且枝干间距较均匀,二次枝晶呈点状分布在一次枝干上。当试样铜含量从1.77%增加到3.00%时,一次枝晶间距逐步增大,但枝晶间距增加幅度较小;当铜含量较小时,试样铜含量对枝晶间距的影响不明显。

奥贝球铁齿轮在车用发动机上的应用

研究了不同等温温度对奥贝球铁组织和力学性能的影响,讨论了奥贝球铁加工硬化对冷加工性能的影响。同时将奥贝球铁齿轮代替40Cr调质钢齿轮进行装机试验,对降噪声和耐磨性进行了测试。试验结果表明,奥贝球铁齿轮机械性能高于40Cr调质钢,柴油机整机噪声降低1.92dB(A),齿轮侧噪声下降5.3dB(A)。奥贝球铁齿轮经过45h磨合后,在标定工况下连续运转1000h,齿轮无异常磨损,齿轮间隙与极限间隙还有0.13mm的余量,其摩擦磨损性能合格。

复合稀土对Al-4.5%Cu合金定向凝固组织及力学性能的影响

对添加不同含量La、Ce复合稀土的Al-4.5%Cu合金定向凝固微观组织进行了分析研究,并测定了试样的力学性能。结果表明:添加复合稀土的试样,其热裂纹、缩松缺陷明显减少。当添加0.22%的复合稀土时,试样定向凝固组织不明显,枝晶本身也不能得到细化,但能得到互相交错的树枝晶。与不加稀土试样相比,添加复合稀土的试样抗拉强度和伸长率都有一定程度的提高,添加量超过0.30%时,效果比较明显。当复合稀土加入量达到0.40%时,能得到比较理想的定向凝固组织,试样的抗拉强度达到194.65 MPa,伸长率为12.71%,弹性模量为0.170 MPa。