ADC12再生铝合金制备与复杂构件成形技术研究

由于传统制备工艺和成形技术无法满足ADC12再生铝合金制备和复杂构件生产需求,为此提出ADC12再生铝合金制备与复杂构件成形技术研究。通过对制备材料的选取、热处理以及冷却凝固实现ADC12再生铝合金制备,对于复杂构件的成形采取模具成形法,利用模具对复杂构件进行定形,实现ADC12再生铝合金制备与复杂构件成形技术研究。

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。

稀土Ce变质铸造ADC12铝合金的组织及性能

通过添加稀土Ce的方式对ADC12铝合金进行了变质处理,采用显微组织观察、拉伸试验、断口形貌观察等手段研究了0~0.9%Ce对ADC12铝合金组织和力学性能的影响。结果表明:稀土Ce对ADC12铝合金有较好的变质效果。随着Ce添加量的增加,ADC12合金组织中α-Al相面积分数先升高后降低,合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低。Ce添加量0.5%的合金中α-Al相面积分数达到最大值40.2%,其抗拉强度和伸长率也达到最大值,分别为258.2 MPa和3.5%,与未变质的ADC12合金相比,分别提高了37.7%和94.4%。

ADC12铝合金高速铣削前刀面磨损机理研究

为了深入研究ADC12铝合金高速铣削中刀具前刀面磨损行为,采用细晶粒硬质合金刀片进行铣削试验,研究了不同切削速度和切削长度下的切削力变化规律以及对刀具磨损的影响,提出两种前刀面黏结程度评价方法,通过刀具磨损形貌观察及表面化学元素分析,探讨了前刀面的磨损形式,深入剖析了黏结磨损机理。结果表明:切削速度为600m/min时,刀具前刀面黏结最为严重,Al元素含量约为67.61%,这与该速度下切削力较大有关;采用黏结面积法发现,切削速度为600m/min时的刀具前刀面黏结面积同样达到最大,约为0.01286mm^(2);在刀具和工件材料接触区域,由于热—力耦合冲击产生黏结磨损,并在磨粒磨损共同作用下出现月牙洼磨损。

汽车零部件用ADC12-0.25Ti铝合金的组织及铸造性能研究

采用不同浇注温度制备了汽车零部件用ADC12-0.25Ti铝合金,并进行了试样显微组织、流动性和抗热裂性的测试与分析。结果表明:随浇注温度从690℃逐步提高到750℃,合金显微组织先基本不变后急剧粗化,流动性逐渐提高,抗热裂性先提高后下降。当浇注温度为690℃时,铝液流程长度最短;当浇注温度为750℃时,铝液流程长度最长,较690℃浇注时增大71 mm。当浇注温度为720℃时,试样裂纹长度最短,较690℃浇注时减小2.9 mm;当浇注温度为750℃时,试样裂纹长度最长,较690℃浇注时增大3.4 mm。

复杂结构ADC12铝合金汽车支架挤压铸造工艺参数优化

目的解决ADC12铝合金汽车发动机支架在挤压铸造成形工艺下的缺陷问题。方法利用ProCAST模拟软件对该汽车发动机支架的挤压铸造充型和凝固过程进行模拟,对挤压铸造工艺参数进行正交试验设计并模拟得到最佳工艺参数,对铸件浇注远端厚壁部位采取局部加压优化措施,并对厚壁部位进行X-Ray探伤,观察铸件的缺陷情况。结果对挤压铸造的工艺参数进行正交试验极差分析后,发现各工艺参数按对铸件凝固后质量的影响程度从大到小的顺序依次为挤压比压、浇注温度、模具温度。通过正交试验得到优化后的工艺参数为浇注温度730℃、模具温度300℃、挤压比压150MPa。局部加压时挤压销的最佳激活时间为4 s,此时可以完全消除铸件内部的缩孔缩松缺陷。选择优化后的工艺参数生产该汽车发动机支架,产品外观完整,没有出现表面裂纹等缺陷。在X-Ray探伤下无明显缺陷,内部质量良好。结论选择合理的浇注温度、模具温度和挤压比压可以有效减少铸件内部的缩孔缩松缺陷,采用局部加压并合理控制挤压销的激活时间可以完全消除缩孔缩松缺陷。

ADC12铝合金表面氮化铝(AlN)涂层的制备及其耐磨性能研究

为了提高ADC12铝合金材料的耐磨性能,利用多功能离子渗氮炉在ADC12铝合金表面进行离子渗氮,制备氮化铝(AlN)涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对表面AlN涂层的相结构与微观形貌进行表征;利用WS-2005涂层附着力自动划痕仪、WTM-2E可控气氛微型摩擦磨损试验仪和3D光学显微镜研究AlN涂层与基体的膜基结合力、摩擦系数、比磨损率和摩擦磨损机理。结果显示:表面AlN涂层的相结构为面心立方,没有发现有Al_(2)O_(3)衍射峰存在。随着渗氮时间的延长和渗氮温度的升高,表面AlN涂层的厚度逐渐增大,膜基结合力先增大再减小,在510℃、4 h时膜基结合力最大,为56.60 N。相对于基体来说,AlN涂层样品在负载1 N、进行摩擦磨损试验10 min后,摩擦系数变小,比磨损率降低,表面AlN涂层厚度越厚,减缓磨损效果越明显。ADC12铝合金表面离子渗氮所得氮化铝(AlN)涂层具有优异的耐磨损性能。

微量元素对ADC12铝合金组织及热分析结果的影响

研究了Al-5Ti-1B、Sr和Mo对ADC12铝合金组织结构的影响,利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)进行分析和检测,并对凝固行为进行评估。结果表明:在ADC12铝合金中添加Al-5Ti-1B晶粒细化剂,晶粒细化效果最为显著;添加Sr的ADC12铝合金,共晶硅的变质效果最为明显。热分析结果表明,添加Al-5Ti-1B的ADC12铝合金中初生α-Al的成分过冷度和形核率显著增加,细化效果最为显著;添加Sr的ADC12铝合金中共晶硅的形核温度和生长温度显著降低,变质效果最好;添加Mo的ADC12铝合金中共晶Al2Cu的形核温度和生长温度最低。利用特征温度参数评估ADC12铝合金的凝固组织,优化微量元素对Al-Si-Cu合金组织和性能的影响。

稀土Y对再生铝合金ADC12含Fe相演变的影响

采用中频感应熔炼炉添加了不同含量的稀土Y对再生铝合金ADC12进行了熔炼。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等分析了添加稀土Y对再生铝合金ADC12的凝固组织和相组成的影响;分析了凝固组织中含Fe相的形貌演变及分布;分析了再生铝合金的显微硬度和抗压强度。结果表明,稀土Y的加入改变了再生铝合金ADC12中含Fe相的形貌,主要是对β-Fe相起到了变质作用。随着稀土Y添加量逐渐增大,合金凝固组织中析出的β-Fe相由枝晶间偏析聚集到被熔断,尺寸变小,形貌由粗大的树枝晶变成细小的鱼骨状,偏析逐渐改善。当Y含量为0.5wt%时,含Fe相明显细化,组织中的β-Fe相由原来的条状、块状变为颗粒状,且分布均匀;当稀土Y含量增加到大于0.5wt%后,组织中的β-Fe相又由细小的短杆状转变为粗大的长针状。随着Y含量的增加,该合金的显微硬度和抗压强度均先增大后减小,当Y含量为0.5wt%时,合金的力学性能达到最佳:显微硬度为431 HV0.1、抗压强度为585 MPa,较重熔前的合金分别提高了30.2%和21.9%。

冷却速率对再生铝合金ADC12变质效果的影响

冷却速率能够影响再生铝合金ADC12铸件的微观结构,宏观上表现为影响铸件的性能。以锲形铸锭为试样,观察了未添加变质剂时,冷却速率变化对再生铝ADC12的显微组织结构影响情况。另外,分析了当添加了0.3(wt%)的镧铈混合稀土元素时,冷却速率对再生铝合金ADC12变质效果的影响。

ADC12铝合金切削性能仿真研究

ADC12铝合金广泛应用于航空航天和汽车制造领域,为了研究ADC12铝合金的切削加工性能,利用ABAQUS建立ADC12铝合金的二维正交切削有限元仿真模型,并进行合理的工件和刀具材料参数以及本构模型设置,研究仿真切削阻力与刀具前角、后角、进给速度以及切削深度的关系。仿真结果表明:切削速度取值应尽量大于300 m/min或者小于100 m/min;去除材料的厚度较大时,为了避免刀具磨损过快,可以进行多次切削;切削加工时可以适当加大刀具前角,刀尖前角可以取10°~15°;后角取值在8°左右可以降低切削阻力。

稀土钇对再生ADC12铝合金组织和抗压强度的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸试验机等研究了稀土钇对再生ADC12铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：在再生ADC12铝合金中添加稀土钇,可以形成新的金属间化合物Al2Si2Y相,其对β-Fe相有明显的细化作用;随着稀土钇含量的增加,富铁相逐渐细化,当稀土钇的含量为0.2wt%时,β-Fe相由原来的长条状变为短针状,且均匀分布。与此同时,合金的抗压强度达到最大,为446.1 MPa,比未添加钇的合金抗压强度提高了29.43%。

复合细化变质对再生ADC10铝合金组织性能的影响

采用光学显微镜和拉力试验机,研究了复合细化变质对再生ADC10铝合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:通过复合细化变质使再生ADC10铝合金的α-Al晶粒从粗大的树枝状转变为细小均匀的等轴状,使共晶Si相和富Fe相从粗大的针片状转变为细小的纤维状和颗粒状,可显著提高再生ADC10铝合金的力学性能。与未细化变质相比,细化变质后再生ADC10铝合金的抗拉强度为289.2MPa,断后伸长率为7.8%,抗拉强度提高了16.7%,断后伸长率提高了52.9%。

La+Ce混合变质及热处理对ADC12铝合金导热性能的影响研究

采用La+Ce混合变质的方法对ADC12铝合金进行变质处理,并随后进行固溶+时效热处理。分别对变质处理后的试样及固溶+时效热处理后的试样的微观组织、导热系数和硬度进行表征。结果表明:混合变质能改善合金的微观组织,对合金导热性能及力学性能的提升较为明显,导热系数达到了107.8W/(m·K),硬度达到103.2HV;固溶+时效热处理可以使合金的微观组织分布更为均匀,内部的共晶Si相进一步转变为颗粒状或短棒状,合金的导热系数和硬度随着固溶温度的提升而增大,随着固溶时间的增大呈现先增大后减小的趋势。并且,随着时效时间的增加,合金的导热系数及硬度同样呈现先增大后减小的趋势。在固溶温度为520℃、固溶时间为6h、时效温度为170℃、时效时间为8h的工艺条件下,合金的导热系数及硬度分别可达131W/(m·K)及129.4HV,固溶+时效热处理进一步提升了合金的硬度及导热性能。

ADC-12再生铝合金稀土Y变质作用研究

本文研究稀土Y不同含量对商用ADC-12再生铝合金的显微组织和力学性能的影响,样品通过真空感应熔炼钢模浇铸。实验证明:稀土Y对ADC-12再生铝合金显微组织和力学性能有良好促进作用。添加稀土Y后,共晶Si相由片状或血小板状转变为网状或点状,α-Al相逐渐变得圆整,且呈现均匀分布状态,β-Fe相由尺寸较大的粗壮针状相变为小尺寸鱼骨状相。但当稀土Y含量增加过峰值时,细化作用逐渐减弱,Al2Si2Y相以粗块状出现在基体中,β-Fe相长大平均面积达到7.04μm^(2),力学性能降低。实验结果表明再生铝合金熔炼过程中,添加0.5%的稀土Y,即可有效改善产品的质量和性能。

铸造工艺对ADC-12再生铝合金显微组织和力学性能的影响

本文采用钢模浇铸和离心浇铸真空熔炼商用ADC-12再生铝合金,研究铸造工艺对ADC-12再生铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:离心浇铸对ADC-12再生铝合金显微组织和力学性能有良好促进作用,共晶Si相由片状或血小板状转变为网状或点状,α-Al相逐渐变得圆整、轮廓清晰且分布均匀,β-Fe相由粗大长针状转变为聚集的圆球状;相比钢模浇铸样品,离心铸造后凝固组织结构的细化,使得机械性能进一步提高,具体表现在抗拉强度相比钢模浇铸样品提升了37.6%,断面延伸率提高了97.9%;断口分析表明,离心铸造后断裂类型转变为韧脆混合断裂,材料塑韧性得到大幅度增强。实验结果表明在再生铝合金熔炼过程中,离心浇铸工艺可明显提高合金性能,有效改善产品质量。

内浇口速度和尺寸对ADC12铝合金组织及性能的影响

研究了不同内浇口速度、内浇口形状对超低速ADC12铝合金压铸件性能的影响规律,探讨了不同内浇口速度和尺寸对铸件微观组织及力学性能的影响。结果表明,各种超低速压铸工艺条件下铸件的密度都比普通压铸要高;在超低速试验条件下,内浇口截面尺寸越大,对铸件性能影响越大;不同内浇口尺寸对应有最佳内浇口速度,在试验的3种内浇口条件下,最佳内浇口速度均低于0.6m/s;在最佳内浇口速度时,铸件的α相和共晶硅相尺寸都比较细小。

Sm对ADC12铝合金变质效果影响的研究

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段研究了1.0%(质量分数)的Sm变质对ADC12铝合金组织结构的影响。结果表明,加入1.0%的Sm能使合金中α-Al相和共晶硅相均得到明显细化,α-Al相二次枝晶间距由51μm减小到15μm,平均晶胞尺寸由90μm减小到40μm;共晶硅由粗大的针状变为尺寸较小的短棒状或圆球状,圆整度得到提高;变质后的合金中生成了高熔点Al11Sm3金属间化合物。

ADC12铝合金表面微等离子体氧化黑色陶瓷膜的制备工艺及性能研究

研究了ADC12铝合金表面微等离子体氧化法制备黑色陶瓷膜的电解液成分和电参数等对膜层性能的影响。通过SEM和XRD分析了黑色陶瓷膜层的微观形貌和相结构。

ADC12铝合金连杆挤压铸造

借助万能材料试验机和光学金相显微镜,研究了工艺参数对挤压铸造ADC12铝合金连杆零件力学性能的影响。结果表明,挤压铸造连杆零件具有较高的表面品质和力学性能,其抗拉强度达到371MPa,伸长率达到7.1%。工艺参数对挤压铸造连杆的力学性能有着较大影响,为获得表面品质较好、微观组织致密且力学性能高的连杆零件,适宜的模具预热温度为300℃,加压前停留时间为8s,浇注温度为700℃,比压为322MPa。