A356.2铝合金加锶生产工艺及设备管理研究

介绍和分析了我公司25吨固定式燃气熔炼炉及其配套电磁搅拌系统,浇铸线上双箱式除气箱及一级过滤式过滤箱的A356.2铝合金生产工艺,根据锶元素在铝合金中存在的特性,浅析A356.2铝合金加锶的配料、精炼、静置、浇铸等生产工艺以及制氮机以及铸锭机等等设备的维护管理措施。

A356.2铝合金轮毂局部增压铸造过程数值模拟

采用ProCAST软件模拟了A356.2铝合金汽车轮毂在局部增压铸造技术下的充型和凝固过程,探究了铸件的温度场、缺陷分布和应力场。结果表明:铸件基本符合顺序凝固,但是部分区域出现了热节;缩松、缩孔缺陷主要分布在轮辐与轮辋交界处、轮辐与中间毂交界处以及轮辋某些区域;合适的浇注温度、模具温度以及局部机械加压可以有效地减少缺陷;等效应力大小由热应力与机械应力共同决定。正交试验优化后的压铸参数为:浇注温度t_(pouring)710℃,上模温度t_(upper die)340℃,边模温度t_(side die)360℃,下模温度t_(lower die)400℃,风压0 MPa,机械压力1.4 MPa。在此条件下由试验获得的轮毂缺陷最少,力学性能最好。

A356.2铝合金中α相形貌分析

用金相显微镜分析了A356.2铝合金的α相形貌。结果表明,α相具有不同的形状,它对合金的性能有较大影响。

低压铸造A356.2铝合金轮毂T4热处理工艺的探索

通过对低压铸造A356.2铝合金轮毂固溶后再分别进行人工时效、自然时效24、48h,然后做力学性能检测,并对经过涂装后的成品进行力学性能检测和对比分析。结果表明,T4(自然时效48h)热处理后比T6热处理后的屈服强度降低了20%～30%、抗拉强度降低了5%～10%、硬度降低了10%～20%,伸长率提高了70%～100%,但经过涂装烘箱烘烤后,合金伸长率有所下降,强度、硬度有所提高。T4(自然时效24h)热处理后比T6热处理后更能满足所需力学性能要求。

多次人工时效对低压铸造A356.2铝合金轮毂力学性能的影响

通过多次人工时效使A356.2铝合金的抗拉强度、屈服强度、硬度有所提高,伸长率有所下降,并随人工时效次数的增多变化幅度在下降,组织结构和性能趋于稳定;A356.2铝合金晶粒的大小对经T6热处理后的屈服强度和硬度没有影响,而晶粒的粗大会使抗拉强度和伸长率有所下降。

汽车车轮用A356.2铝合金锭熔炼生产工艺研究

根据铝合金汽车车轮使用的A356.2铝合金的技术要求和合金特点,详细介绍了A356.2铝合金锭熔炼生产工艺中配料、成分、熔炼、炉内精炼、静置时间、浇铸温度、在线过滤和变质处理等控制方法。按此工艺控制后,产品质量合乎要求。

稀土复合微合金化对A356.2铝合金组织与性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等分析手段研究了多元稀土元素复合添加对A356.2铝合金微观组织及力学性能的影响,并与添加Al-Ti-B和Al-Sr的A356.2微观组织及力学性能进行了对比。结果表明,在多种元素复合添加后,A356.2铝合金的细化和变质效果均较添加Al-Sr、Al-Ti-B时要好,含Fe相也从针状转变成细小的颗粒状。且多元稀土元素复合添加后,合金的伸长率为6.26%,较添加前的4.40%提升了42.38%。

A356.2铝合金高温拉伸本构行为研究

从低压铸造后的A356.2铝合金铸旋轮毂的旋压坯料中取样,利用电子万能试验机进行高温拉伸试验,研究应变速率在0.0001～0.1 s-1,变形温度在573～673 K范围内该合金的高温拉伸流变行为。使用光学显微镜分析低压铸造后的原始铸态组织与拉伸断口处的显微组织。结果表明应变速率与变形温度对该合金的流变行为有显著影响,流变应力随温度的降低与应变速率增加而上升;伸长率随变形温度的升高和应变速率的减小而增大。变质处理后的A356.2铝合金中共晶体与α-Al枝晶分布均匀,共晶硅呈点状或蠕虫状。温度为573 K时的拉伸断口附近的金相组织没有发生明显变化,而673 K时的拉伸断口处的金相组织呈现出明显的塑性变形现象。A356.2铝合金的高温拉伸流变行为可以用Zener-Hollomon参数模型描述。通过线性回归计算出变形激活能Q=317.43 k J·mol-1,材料常数A=1.558×1023 s-1,n=7.94,α=0.0165 MPa-1,得出A356.2铝合金Arrhenius方程;利用双曲正弦模型建立了高温拉伸条件下的流变应力本构模型。

多次人工时效对低压铸造A356.2铝合金轮毂力学性能的影响

研究了多次人工时效对低压铸造A356.2铝合金轮毂力学性能的影响。结果表明,通过多次人工时效使合金的抗拉强度、屈服强度、硬度有所提高;伸长率有所下降;并随着人工时效次数的增多其变化幅度在下降,组织结构趋于稳定;A356.2铝合金晶粒粗大,经T6热处理后对其屈服强度和硬度没有影响,而抗拉强度和伸长率有所下降。研究认为,多次时效能使A356.2铝合金轮毂的强度和硬度提高,而延展性下降,并且使性能更加稳定。A356.2铝合金铸造组织晶粒越粗大,其延展性越差。

Sc和AlTiB在A356.2铝合金中的作用对比研究

在A356.2铝合金中分别添加Sc和AlTiB,通过显微组织和力学性能的测试,研究它们在A356.2铝合金中的作用差别。试验结果表明:0.30%Sc+A356.2铝合金的共晶硅已转变成颗粒状,平均尺寸是2.85μm,合金的抗拉强度、伸长率、硬度分别是194.54 MPa、5.6%、HBW67。而1.0%AlTiB+A356.2铝合金的共晶硅是长针状和块状,平均尺寸为6.76μm,合金的抗拉强度、伸长率、硬度分别为158.73 MPa、3.6%、HBW58。通过0.30%Sc+A356.2铝合金和1.0%AlTiB+A356.2铝合金的对比试验得到,Sc在对共晶硅晶粒细化效果和提高铝合金的力学性能方面都超过AlTiB,而铝合金的力学性能与共晶硅的大小密切相关。

用部分废铝为原料生产A356.2铝合金锭及其性能评价

以部分废铝为原料试验生产A356.2铝铸造合金锭,并对其性能进行评价。在试验生产熔炼过程中使用再生铝专用打渣剂,它对于提升合金铸锭的品质有较大作用,该打渣剂具有无刺激、熔渣与铝熔体分离彻底而利于除渣等优点,同时可以有效防止铝合金熔体吸气,避免铸锭产生气孔、疏松等缺陷。将试验生产的铸锭性能与全用原铝为原料所生产的A356.2铝合金铸锭的性能进行了对比,两种铸锭的各项性能指标较为接近,均达到国家标准要求。企业扩大废铝应用比例可降低生产成本,值得在行业内推广。

基于布氏硬度的A356.2铝合金屈服强度预测研究

通过对A356.2铝合金布氏硬度与屈服强度的数据分析,建立了布氏硬度与屈服强度之间的对应关系,为实际生产中样品的屈服强度预测提供指导。研究结果表明:与铸造状态相比,热处理时效后A356.2铝合金硬度与屈服强度均明显提高,提高的程度与时效工艺过程相关。利用回归分析,可以对A356.2铝合金实现基于硬度的屈服预测,且其相关度R^(2)为0.99。

固溶处理对A356.2铝合金组织和力学性能的影响

试验研究了不同热处理工艺对A356.2铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:经545℃4.5 h固溶处理后,A356.2铝合金的综合性能最佳,抗拉强度和伸长率分别可达到271.22 N/mm2和15.83%。

A356.2铝合金铸造工艺的生产实践

目前,A356.2铝合金主流的生产工艺有人工搅拌+链式铸造和电磁搅拌+热顶铸造两种方式,通过对上述产品的取样,对比分析了化学成分、组织结构和物理性能等,得出电磁搅拌+热顶铸造工艺生产的产品质量在各个方面均优于人工搅拌+链式铸造生产工艺产品质量,是生产高质量A356.2铝合金产品的发展方向。

不同变质剂对A356.2铝合金变质效果的研究

研究了Sr、Sb及稀土变质对A356.2铝合金组织与性能的影响,研究结果表明,Sr变质对呋喃树脂砂铸造铝合金有良好的变质效果,Sr含量为0.03%时综合力学性能最好,强度从未变质的195MPa提高至241MPa,延伸率从2%提高至4%,而Sb和稀土变质远不如Sr变质,性能的提高主要由于将原先长条状Si相变为细小颗粒状,减少了应力集中。

利用热分析仪研究Sr元素对A356.2铝合金的变质效果

A356.2铝合金中加入不同含量的Sr元素对合金进行变质处理,利用热分析仪获得的特征值TSO可以得到合金变质前后共晶生长温度降低值△TSO。通过分析不同△TSO数值与合金的金相组织之间的对应关系,认为:当△TSO<3.9℃时,金相组织中显示硅变质不足;当3.9℃≤△TSO≤5.7℃时,金相组织中显示硅变质效果中等;当△TSO>5.7℃时,金相组织中显示硅变质效果良好。因此,可直接利用热分析仪分析结果,判断A356.2铝合金中硅元素的变质效果,用此方法可以省时省力。

提高A356.2铝合金铸锭质量的试验研究

基于某铝业公司生产A356.2铝合金铸锭过程中遇到的质量问题,针对A356.2铝合金铸锭的氢含量、铸造偏析、铸锭组织晶粒度以及生产过程管理等方面的问题,进行试验分析和总结,把A356.2铝合金铸锭的质量提高到一个新的水平。

A356.2铝合金铸旋车轮涂装后内轮缘部位的力学性能变化

目的研究大尺寸A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位经涂装烘烤后力学性能的变化,以及取样部位的厚度对性能的影响。方法通过对热处理毛坯、热处理毛坯过喷涂烘箱、热处理毛坯机加工后过喷涂烘箱A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位力学性能进行对比分析。结果分析表明,热处理毛坯经涂装烘箱烘烤后内轮缘部力学性能会发生变化,强度会有所提高,伸长率会有所下降;内轮缘部位力学性能变化幅度会受轮型状态或结构的影响,轮型内轮缘较薄、重量较小的轮子强度提高幅度较大,但伸长率下降幅度并不十分明显。结论涂装烘烤对T5热处理的A356.2铝合金铸旋车轮内轮缘部位性能有影响;同时,内轮缘厚度、轮子重量对性能的变化也有影响。

提高A356.2铝合金方棒成品率的工艺措施

针对A356.2铝合金方棒生产成材率低的原因,分析了浇铸过程中对合金产品表面质量的影响因素,采用了在结晶器上改变水眼角度、在其上安装均压环和外装过滤网、对引锭头圆柱面进行加工处理及增加锥度等措施,有效改善了A356.2铝合金方棒表面质量,使其成品率提高了7.12%,降低了铸棒生产成本。

La对A356.2铝合金微观组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和室温力学性能测试等手段,研究了微量La对A356.2铝合金微观组织和力学性能的影响,并与添加质量分数为0.02%的Sr的结果进行对比。结果表明,添加0.2%的La后,A356.2铝合金的组织和力学性能达到最佳,其二次枝晶臂间距为25.85μm,共晶Si的平均面积最小,为16.70μm^(2),长宽比为1.67,圆整度为1.36,平均抗拉强度为323.25 MPa,伸长率为6.13%,综合评价指标Q最好,为441.37。在添加0.2%的La后,A356.2铝合金的性能提升效果明显,可以达到Sr添加量为0.02%的变质效果。