汽车用AlSi9Cu铝合金的压铸工艺研究

选定690、700、710℃三种浇注温度,150、200、250℃三种模具预热温度,1、2、3 m/s三种充型速度,通过L9(33)正交试验,设计了汽车用AlSi9Cu铝合金压铸件不同压铸工艺参数。经过实际生产后对9组零件含气比例的分析,得到了正交试验中不同因素和水平对压铸试验的影响顺序以及设计的最优工艺参数。结果表明,在不同的参数范围内,充型速度对最终结果有着最大的影响,其影响顺序为充型速度>浇注温度>模具预热温度;根据含气量大小得到了最优组合为浇注温度700℃,充型速度2 m/s,模具预热温度250℃。对正交试验中9组不同参数的汽车用AlSi9Cu零件进行了实际生产并进行了X射线无损检测,检测结果与正交试验分析结果基本相符。使用最优组合可以生产出致密的汽车用AlSi9Cu零件。

浇注温度对机械用半固态压铸AlSi9Cu合金组织和力学性能的影响

采用半固态铸造生产了AlSi9Cu铝合金压铸件,对不同浇注温度的压铸件的微观组织进行了观察,并测试了不同参数生产出的压铸件的力学性能。结果表明,在不同浇注温度下的半固态压铸AlSi9Cu合金中晶粒的形貌均为球状晶,合金的平均晶粒尺寸随着浇注温度的升高而逐渐变大,浇注温度分别为590℃、600℃和610℃时,合金的平均晶粒尺寸分别为42.1μm、48.9μm和50.6μm。随着半固态压铸浇注温度的逐渐升高,合金内卷气缺陷也随之增加,合金的力学性能随之逐渐降低。当浇注温度分别为590℃、600℃和610℃时,合金的抗拉强度分别为268.03 MPa、264.14 MPa和255.26 MPa,伸长率分别为7.05%、6.73%和5.79%。

浇注工艺对AlSi9Cu3合金凝固组织及力学性能的影响

采用直读光谱仪、金相显微镜、拉伸试验机、JMatPro软件、扫描电镜和X射线衍射仪研究了浇注温度和模具温度对AlSi9Cu3合金凝固组织及力学性能的影响。结果表明:合金的凝固组织以初生α-Al和针状共晶硅为主;随浇注温度的降低,合金中α-Al晶粒尺寸先减小后增大;针状共晶硅含量逐渐增多;合金的抗拉强度先升高后降低;随模具温度的升高,合金中α-Al晶粒尺寸逐渐增大,针状共晶硅含量先减少后增加;合金的抗拉强度先升高后降低。当浇注温度为680℃、模具温度为100℃时,AlSi9Cu3合金的力学性能最佳。

合金元素和浇注温度对AlSi9Cu3铝合金收缩率和流动性的影响

采用砂型螺旋线模具、Tatur Test方法和ARL3460直读光谱仪研究了Na、Ni、Zn、Fe、Mg合金元素和浇注温度对AlSi9Cu3合金收缩率和流动性的影响。结果表明:合金收缩率随Mg、Zn元素含量的增加逐渐增大,随Na、Fe、Ni元素含量的增加逐渐减小;合金流动性随Na、Fe和Mg元素含量的增加而降低,随Ni、Zn元素含量的增加而升高。浇注温度的升高有利于合金流动性的改善,但会导致合金收缩率的恶化。

Sr对AlSi9Cu3合金组织与力学性能的影响

研究了不同Sr含量对Al Si9Cu3合金力学性能及微观组织的影响规律。结果表明,当Sr含量为0.06%时,合金的变质效果最佳,合金中共晶硅相由粗大的针片状转变为细小的纤维状或颗粒状。过量的Sr会引起孔洞等铸造缺陷的增加。随着合金元素Sr含量的增加,合金的力学性能呈现先升后降的趋势。当Sr含量为0.06%时合金的强化效果达到峰值,抗拉强度和伸长率分别为288 MPa和13.23%,较未变质合金分别提高了25.2%和84.8%。继续添加Sr,合金的强塑性均下降,这与Sr对于共晶Si的变质效果规律结果是一致的。

AlSi10Mg(Cu)铸铝合金的热疲劳裂纹萌生及早期扩展行为

微观观察AlSi10Mg(Cu)铸铝合金在热疲劳裂纹的萌生和早期扩展过程,重点研究共晶硅粒子对热疲劳裂纹行为的影响。结果表明:热疲劳裂纹萌生于脱粘共晶硅粒子与铝基体间的开裂界面,原因是共晶硅粒子与铝基体的热膨胀系数不同,引起热循环过程中两相热应变不协调,从而在两相界面处产生循环应力而引起疲劳破坏。热疲劳裂纹的扩展在长度和宽度上同时进行,具有良好塑性的铝枝晶对疲劳裂纹的扩展起阻碍作用。对热疲劳过程中共晶硅粒子周围应力场的模拟分析进一步解释了实验现象。

低压铸造AlSi9Cu1Mg-T6合金组织性能分析

文章通过对AlSi9Cu1Mg合金铸锭进行力学性能检测,组织分析,发现该合金铸造缺陷较多。同时对AlSi9Cu1Mg合金进行T6热处理,并对组织性能进行分析,得到如下结论:1.低压铸造AlSi9Cu1Mg合金成分设计较为合理,能够通过T6处理进行强化。2.低压铸造AlSi9Cu1Mg合金存在大量长条状Si相,灰色Al-Si相,以及大量气孔/疏松,合金生产控制过程有待提高。3.低压铸造AlSi9Cu1Mg合金经过固溶时效T6热处理后,抗拉强度得到大幅提高,延伸率依旧较低,主要是因为合金中依旧存在大量棒状Si相和大量气孔/疏松缺陷。

La和Sr对AlSi9Cu1Mg合金变质效果的热分析研究

研究了La与Sr复合变质对AlSi9Cu1Mg合金变质效果及冷却曲线特征的影响。研究结果表明:La与Sr对AlSi9Cu1Mg合金变质有协同作用,加入0.1%La与0.02%Sr可将共晶硅转变为点状和蠕虫状;La和Sr变质使得AlSi9Cu1Mg合金共晶硅生长最低温度和最高温度降低、共晶再辉温度增加,共晶再辉温度越大,共晶硅的变质效果越好,达到2.8℃时,可获得正常变质组织;共晶再辉温度值可以作为评价AlSi9Cu1Mg合金变质效果的判据。

热处理对原位(ZrB_2+TiB_2)增强AlSi9Cu3复合材料组织和性能的影响

采用Al-K2Ti F6-K2ZrF6-KBF4体系制备(ZrB_2+TiB_2)二元纳米颗粒增强AlSi9Cu3基复合材料,并对其进行热处理,研究了颗粒加入量对复合材料组织与性能的影响。结果表明,确定的优选颗粒加入量为3.14%;铸态抗拉强度和伸长率分别为265 MPa和14.8%;时效处理后,复合材料的强度略有上升。经过T6和T7热处理后强度有了大幅度提升,拉伸断口呈明显的韧性断裂形式,T7处理的拉伸断口韧窝较清晰、伸长率高于T6。

机械振动对AlSi9Cu3亚快速凝固组织的影响

在Al Si9Cu3合金振动凝固过程中施加循环冷却水模拟振动式双辊铸轧工艺凝固过程,研究了在亚快速凝固条件下振动参数(振幅和振频)对凝固组织的影响。结果表明,通过控制振动参数可有效细化芯部等轴晶并扩大等轴晶所占截面比例。当振幅为0.5 mm、振频为25 Hz时效果最佳,芯部等轴晶平均直径为0.2 mm,等轴晶所占截面比例高达80%。试验结果为振动式双辊铸轧生产工艺提供了有效参考。

Microstructure evolution behavior of AlSi9Cu3 alloy during rheocasting

The experimental and analytical approaches were taken to investigate the non-dendritic microstructure formation and evolution of AlSi9Cu3 alloy during rheocasting.The results show that the globular primary α(Al) particles free of entrapped eutectic form after rheocasting for 3 s,and could be morphologically stabilized during subsequent growth.The fine and globular particles underwent a coarsening process under quiescently continuous cooling in which the particle density decreases,the solid fraction increases,the average particle size increases with the increase of solidification time at a rate that closely followed the classical Ostwald ripening.

半固态Al-Si-Cu-Mg合金压缩变形特征的研究

用Gleeble-1500热模拟实验机研究了不同变形速率、不同变形量下AlSi15Cu3MgFe铝合金的半固态应力与应变的变化规律。研究结果发现:变形速率不同时,应力随着变形速率的增加而增加;变形量不同,随着变形量的增加,流体的流动趋于更稳定的流动形态。

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al_(2)Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al_(2)Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。

影响AlSi9Cu2Mg微动疲劳条件的磨损因素及其寿命预测

为了探究影响AlSi9Cu2Mg铝硅合金微动磨损的因素以及对磨损状态下该材料的微动寿命进行预测,本文建立了基于Archard弹性理论的网格自适应算法,并进行了摩擦疲劳有限元模拟,讨论了滑移幅度以及磨损分区因子对微动磨损的影响;使用SWT、F多轴疲劳损伤参数与临界距离理论(theory of critical distance)对磨损状态下的微动疲劳寿命进行预测.有限元仿真结果显示,滑移幅度以及磨损分区因子对微动磨损量均产生影响,接触表面在微动接触后缘总是出现压力的峰值,由于接触后缘的应力梯度较大,证明微动裂纹总是发生在接触后缘,与实验观察到的现象一致.通过两种多轴疲劳参数及临界距离理论得到的寿命预测分布显示,无论哪一个参数,考虑磨损时的预测寿命均优于不考虑磨损时的预测寿命,且多轴疲劳参数F在考虑磨损状态下的寿命预测值与实验更为吻合.最终的结果表明,基于Archard磨损定律的自适应网格算法的有限元分析与临界距离理论的损伤参数法相结合的分析流程,可以更为有效地预测AlSi9Cu2Mg的微动疲劳寿命.

铸造AlSi9Cu3合金疲劳性能

对某汽车转向器AlSi9Cu3铝合金管柱进行了高周疲劳性能分析,使用"成组法"测试材料的高周疲劳性能,绘制了该材料的疲劳寿命应力曲线(P-S-N),估算出该材料在99%可靠度下循环106次时的疲劳强度为120.7 MPa。使用扫描电镜对试样的疲劳断口进行观察,发现疲劳源大多为孔洞和氧化夹杂物。原始铸造缺陷的类型和尺寸导致试样疲劳寿命缩短和分散度增加。

9 m级2219铝合金整体环组织特性及性能分析

对9 m级2219铝合金整体环的组织特性及力学性能进行了全面分析,分析结果表明,9 m级2219铝合金整体环的力学性能均达到了美国宇航标准AMS 4144F的要求,但需要改善显微组织结构和析出相分布状态,进一步提升整体环综合性能。经锻造开坯后,铸锭中网状Al2Cu相得到了很大程度的破碎,锻后晶粒尺寸为100-200μm,环轧变形后,晶粒沿环向被拉长,晶粒尺寸为200-400μm,在轧制变形过程中晶粒产生了粗化;在拉伸变形过程中硬脆Al2Cu相容易割裂基体从而产生裂纹源,是导致材料径向和轴向伸长率偏低的主要因素。

发动机缸体断裂原因

某汽车发动机在开发试验过程中,发动机缸体在轴承座和对应的轴承瓦盖处发生断裂。通过宏观观察、化学成分分析、金相检验和扫描电镜分析等方法对发动机缸体的断裂原因进行了分析。结果表明:在循环应用作用下,缸体轴承座由于设计结构强度不足首先发生疲劳断裂,随后轴承瓦盖也发生了疲劳断裂。

激光选区熔化AlSi10Mg成型工艺及性能研究

激光选区熔化(SLM)是一种通过激光扫描粉末床逐层构建的增材制造技术,通过SLM成型AlSi10Mg合金致密度高,能够保证结构整体质量。通过FLOW3D数值模拟,确定激光功率、扫描速度和扫描间距与SLM质量的关系,并在最优工艺参数下进行显微组织和力学性能分析。结果表明,随着激光功率的增大,线能量密度增大,导致单道熔池宽度逐渐增加,成型质量提高;随着扫描速度及扫描间距的增大,SLM成型致密度降低。在最优工艺参数下,发现SLM成型的AlSi10Mg试样内部组织分布不均匀,存在细晶区、粗晶区和热影响区。室温下的极限抗拉强度可达219 MPa,屈服强度为153 MPa,冲击功可达到5.8 J,试件XOY面和XOZ面的表面硬度分别为(130±5) HV和(120±5) HV。通过试验对比可以发现,SLM成型AlSi10Mg试样力学性能远大于ZAlSi9Mg,接近于挤压型材6061铝合金,能够满足快速增材制造的应用需求。